Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas, Junín. by Proyecto PRAA

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Proyecto PRAA

Autores : Dr. Juan Julio Ordoñez Gálvez , Ing. Oscar Felipe Obando, Ing. Fernando Arboleda Orozco Ing. Jorge Luis Carranza Valle, Ing. Héctor Alberto Vera Arévalo, Ing. Ricardo Villasis Cuestas Ing. Cesar Moreno Guzmán, Bach. Miriam Rocio Casaverde Riveros – SENAMHI Consultores : Dr. Wilson Suarez Alayza, Ing. Karina Morales Avalos, Bach. Tannia Sanchez Revisión : Dr. Juan Julio Ordoñez Gálvez, Bach. Miriam Rocio Casaverde Riveros Año : 2011 Edición : SENAMHI Ministerio del Ambiente – MINAM Av. Javier Prado Oeste 1440, San Isidro, Lima. Teléfono (51-1) 611600 http://www.minam.gob.pe Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú SENAMHI Jr. Cahuide 785 Jesús María Teléfonos: (51 – 1) 6141414 (central) y 6141408 (CPN) http://www.senamhi.gob.pe Diseño : Fernando Zuzunaga Núñez Primera edición : Mayo 2013 El contenido de este documento puede ser reproducido mencionando la fuente del SENAMHI.

La presente publicación forma parte del Proyecto “Adaptación al Impacto del Retroceso Acelerado de Glaciares en los Andes Tropicales – PRAA”, implementado en Bolivia, Colombia, Ecuador y Perú con financiamiento del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF) y fondos PHRD del gobierno japonés, a través del Banco Mundial, administrado por la Secretaría General de la Comunidad Andina y liderado en el Perú por el Ministerio del Ambiente (MINAM).

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Índice

Capítulo 1. 07 BASES CONCEPTUALES DEL ESTUDIO 07 1.1 Antecedentes 07 1.2 Justificación 10 1.3 Objetivos 10 1.4 Revisión Bibliográfica 10 Capítulo 2. 13 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁREA DE ESTUDIO 13 2.1 A Nivel Nacional 13 2.2 A nivel Regional 18 2.3 Subcuenca del río Shullcas 21 Capítulo 3. 31 3.1 Aspecto conceptual del sistema hídrico – glaciar 31 3.2 Sistema hidroglaciar de las subcuencas del río Shullcas 34 3.3 Sistema hídrico del río Shullcas 37 3.4 Selección de la información 38 3.5 Selección del punto de monitoreo hidroglaciar 44 3.6 Campaña de aforo y visita a la estaciones hidrometeorológicas 50 3.7 Equipamiento 60 3.8 Conclusiones 61 Capítulo 4. 63 DISPONIBILIDAD HÍDRICA SUPERFICIAL 63 4.1 Metodología 63 4.2 Resultados 71 4.3 Conclusiones y Recomendaciones 107 Capítulo 5. 111 ESCENARIOS DE DISPONIBILIDAD HÍDRICA SUPERFICIAL 111 5.1 Cambio Climático 112 5.2 Teoría de cambio climático 112 5.3 Los modelos climáticos (AOCGM) y previsiones del clima a futuro 112 5.4 Concepto de escenarios 114 5.5 Incertidumbres de escenarios 114 5.6 Escenarios climáticos para la subcuenca de Santa Teresa 114 5.7 Discusión de los resultados 120 6.8 Conclusiones 120 Referencias 125

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Capítulo 1. BASES CONCEPTUALES DEL ESTUDIO

1.1 Antecedentes La región andina, conocida por su diversidad biológica, cultural, climática y bosques tropicales, guardan una de las reservas de agua más importantes a nivel global; vienen enfrentando hoy en día una amenaza ante el cambio climático global. Los países andinos producen el diez por ciento del agua del planeta, que proviene principalmente de ecosistemas alto-andinos y glaciares, los cuales drenan en su mayoría hacia la extensa Amazonía. Con toda seguridad, la alte-ración en el régimen hidrológico de los ríos tendrá un efecto dramático en la región, tanto para el acceso a fuentes de agua, hidroenergía y agricultura, como para la conservación de los ecosistemas naturales y en particular la Amazonía, considerada como el pulmón del mundo. Así mismo, los países andinos son altamente dependientes de la energía hidroeléctrica (más del 50% del suministro de electricidad en Ecuador, 70% en Bolivia y 68% en el Perú). Algunas de las plantas de energía hidroeléctrica dependen parcialmente del flujo de agua proveniente de los glaciares, parti-cularmente durante las temporadas más secas. Mientras que los glaciares se están derritiendo, los flujos de agua son más altos, aumentando con ello el riesgo de inundaciones (Desco, 2009). La crisis del agua, que forma parte de la crisis socio-ecológica mundial, es el resultado del cambio global. El cambio climático, componente de este cambio global, se manifiesta a través de las alteraciones en el comportamiento de las variables que gobiernan el ciclo hidrológico, dando lugar a una reducción significativa de las aportaciones hídricas en las cuencas hidrográficas.

El cambio climático desafía la hipótesis tradicional de que la experiencia hidrológica del pasado es un antecedente adecuado para las condiciones futuras.” (IPCC, 2007). El tema del cambio climático hay que analizarlo con una visión más amplia, con un enfoque ecosistémico, y en ese sentido discutir la forma en que la sociedad, los usuarios, los formuladores de políticas y los investigadores pueden formar alianzas para adoptar ese enfoque. Los riesgos ante el cambio climático fusionan las amenazas o peligros propios del clima (como lluvias y sequías) con la vulnerabilidad (características socioeconómicas, pérdida de suelos, manejo inadecuado del agua, destrucción del coral). La modificación en alguna de estas condiciones afectará el riesgo de una población en una región particular. La vulnerabilidad de un país está relacionada no solo con la posición geográfica y las variaciones de su clima, sino que también estará condicionada por la falta de políticas públicas eficientes que se enfoquen en mejorar las condiciones de la vida de la gente. Según Kaser et al. (2002) y Yamina et al. (2006), el proceso (de cambio climático) está acompañado por una tendencia general de disminución de la precipitación en los Andes centrales y en el sur del Perú, y notablemente en la Cuenca del Río Mantaro, que es la fuente principal para el agua en Lima. En la Figura 1.1, se muestran las tendencias en la precipitación anual en América del Sur (19602000). Las cruces simbolizan el incremento de la precipitación, mientras que los círculos, la disminución de la misma (Bates et al., 2008). Según la Figura 1.1, ha ocurrido una reducción de la precipitación en los Andes Centrales y del Sur del Perú y un aumento de la misma en los Andes ubicados en Ecuador.

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Figura 1-1 Tendencias en la precipitación anual en América del Sur. Fuente: Bates et al., 2008

Vuille et al., 2003, realizaron un análisis linear de tendencias de datos observados combinados con diagnósticos de modelos de circulación global para encontrar posibles mecanismos relacionados con el retroceso de los glaciares observado en los Andes tropicales entre 1950 y 1998. Las evidencias de datos observados indican que cambios en la cantidad de precipitación y cobertura de nubes a lo largo de las últimas décadas son menores en la mayoría de las regiones y por ende improbable que haya causado el retroceso observado. La única excepción es el sur de Perú y oeste de Bolivia donde existe una tendencia general hacia condiciones levemente más secas. En la Figura 1.2, se muestran las tendencias de la precipitación (mm/año) entre 1950 y 1994, según los datos de 42 estaciones en los andes tropicales (45 años). Los triángulos que apuntan hacia arriba (abajo) simbolizan el incremento (decremento) de

la precipitación, y aquellos rellenos simbolizan la tendencia significativa a un nivel de confianza de 95%. En suma, existe poca coherencia espacial entre las tendencias de los datos de las estaciones y no existe un patrón claro de incremento o decremento de la lluvia. A una escala regional, existe una tendencia débil con respecto al incremento de la precipitación en el norte del Perú. Al sur de Perú y a lo largo del límite entre Perú y Bolivia varias estaciones indican un decremento de la precipitación con respecto a la precipitación total anual y durante la época lluviosa (DJF o verano austral) (Figura 1.2b). Durante la época seca (JJA, invierno austral) varias estaciones indican un incremento de la precipitación, en particular en las estaciones de zonas bajas del este de los andes y la región del altiplano del norte de Bolivia y sur de Perú (Figura 1.2c). Aún en el caso de coherencia regional de la señal, las tendencias en las estaciones individuales son insignificantes.

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Figura 1-2 Tendencias de la precipitación (mm/año) entre 1950 y 1994. Fuente: Vuille et al., 2003

La cantidad de precipitación ha cambiado poco durante los 45 últimos años, a pesar de que existen varios reportes que indican el incremento de la precipitación a escala regional en los andes del este, como en Ecuador durante la época lluviosa (Vuille et al., 2000a), nor-oeste de Argentina (Villalba et al., 1998) o tierras bajas de Bolivia (Ronchail, 1995). El medio ambiente andino es probablemente el medio ambiente humano más diverso ecoclimáticamente del mundo y se caracteriza por una alta incertidumbre temporal. El ciclo del ENSO, con los eventos periódicos de El Niño y La Niña, amplifica la variabilidad a mayores niveles de escala (Earls, 2006a): el inicio de la estación de lluvias puede variar por casi dos meses de un año a otro (Vuille et al., 2003). No obstante, la magnitud de la variabilidad climática guarda una asociación estrecha con la altitud y puede expresarse en términos de la altitud y la incertidumbre en el manejo agrícola tanto para la precipitación adecuada como para la presencia de heladas (Earls, 2006a). El gradiente ecoclimático vertical Winterhalder (Winterhalder, 1994, citado por Earls, 2006a) demostró que el índice Colwell para la predictabilidad ecoclimática, p, correlaciona inversamente con altitud. El índice en condiciones completamente aleatorias p = 0 y p = 1 para el determinismo total. En las dos laderas andinas la predictabilidad de la llegada de precipitación adecuada para el sembrío disminuye con la altitud (arriba de los 4 000 msnm, p ≤ 0.4). La heterogeneidad espacial y la alta incertidumbre temporal han condicionado la evolución de una organización socio tecnológica efectiva en el manejo del riesgo ecoclimático en la agricultura.

La organización social andina se caracteriza por distintos patrones que institucionalizan la coordinación cooperativa interfamiliar y colectiva frente al impacto de fluctuaciones climáticas (Earls, 1996). El proceso climático genera desequilibrio e inestabilidad en el medio ambiente que se expresa en el incremento de la variabilidad climática. La variabilidad se expresa en el incremento sustancial de los eventos extremos de poca predicción. Eventos extremos son eventos o episodios en que el clima se desvía sustancialmente del comportamiento promedio a largo plazo y de las fluctuaciones típicas de localidades particulares asociadas con tiempos específicos del año. En general, los eventos extremos son fenómenos que sólo ocurren ocasionalmente con un clima estable y sobre largos intervalos de tiempo En condiciones de estrés geoclimático que resulta del cambio climático su frecuencia aumenta. En el Perú se presentan en muchas formas como inundaciones, sequías, huaycos, derrumbes de represas, escarchas atemporales, friajes, recortes de electricidad y de agua, plagas de insectos, etc. (Earls, 2008). El impacto de la variabilidad y de la incertidumbre en la agricultura altoandina es significativo ya que dificulta el manejo efectivo del riesgo. Además, el decremento de la precipitación y la disponibilidad del agua en el centro-sur van generando conflictos entre los agricultores, y entre ellos y otros sectores como la minería (Young y Lipton, 2006). Según La Torre (2009), la retracción de los glaciares de los Andes, que produce daños a otros ecosiste¬mas asociados, tiene ya varios años, y su causa principal son los niveles más altos de

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calentamiento observables en mayores altitudes. Un análisis de las tendencias de las temperaturas (Ruiz-Carrascal et al., 2008) indica un posible aumento del orden de 0,6 °C por década, afectando al sector más húmedo del norte de los Andes. Muchos de los glaciares más pequeños (con áreas menores a un kilómetro cuadrado) han disminuido en área de superficie; por ejemplo, el glaciar Chacaltaya de Bolivia ha perdido la mayor parte (el 82%) de su superficie desde 1982 (Francou et al., 2005). Los ecosistemas en zonas de alta montaña, incluyendo ecosistemas únicos como los asociados a áreas pantanosas en altitudes elevadas (“páramos”), son uno de los entornos más sensibles al cambio climático. Estos ecosistemas brindan numerosos y valiosos bienes y servicios ambientales. En los últimos años ya se han observado reducciones drásticas en la flora y fauna montañosa. 1.2 Justificación A lo largo del siglo XX hemos ido cobrando cada día mayor conciencia de la fragilidad del medio en que vivimos. Hemos sido testigos de los efectos de los cambios climáticos antropógenos, y de la creciente variabilidad climática. El mayor desafío que deberá enfrentar la humanidad en el siglo XXI para un desarrollo sostenible, será probablemente la necesidad de proporcionar un nivel de vida adecuado (suficientes alimentos, agua, servicios médicos y energía) para la población actual y futura, que alcanzará cifras muy elevadas. Al mismo tiempo, será necesario también mostrar mayor respeto que en el pasado por el medio en que vivimos. En el 2001, Perú presentó la Primera Comunicación Nacional conteniendo un inventario de GEI y las primeras aproximaciones a la vulnerabilidad del Perú respecto a los recursos hídricos de alta montaña e impactos del Fenómeno El Niño. En el 2002 se aprobó la Estrategia Nacional de Cambio Climático, la cual establece 11 líneas de acción para orientar las actividades desarrolladas respecto al cambio climático. Bajo esta óptica, el SENAMHI (2003), desarrollo el Balance Hídrico Superficial en la cuenca del río Santa, donde concluye que la cuenca presenta un déficit de 149,2 mm, en la disponibilidad del recurso hídrico superficial. Una de las primeras hipótesis que surge de este estudio es que los glaciares estarían aportando a la cuenca 601,1 mm a nivel anual, con lo cual se llegaría al equilibrio hídrico. Así también, el SENAMHI (2005), realiza un estudio de la disponibilidad hídrica a nivel nacional donde se obtiene que la zona con mayor disponibilidad de

agua, se encuentra en la vertiente del Atlántico, y con la menor población; sin embargo, en la vertiente del Pacífico se concentra el 2% del recurso agua y el 68% de población. Es particularmente importante, a nivel económico y científico, vigilar el comportamiento de los glaciares andinos tropicales, con el fin de prever su evolución a mediano plazo. Al menos se espera prever su reducción o desaparición para emprender a tiempo las soluciones a los impactos ambientales que se generen. Este estudio hace posible en el tiempo obtener un mejor conocimiento sobre el efecto que tienen las condiciones climáticas actuales sobre los glaciares de alta montaña, en aras de entender cómo se afectan y evolucionan, además de conocer la cuantificación del aporte hídrico a los caudales de los ríos que nacen en los nevados de la zona; dará además una medida de la pérdida de masa de hielo de los glaciares y su relación con los cambios climáticos en los últimos 30 años. En base a ellos es que estamos concentrados en saber la variabilidad que está experimentando la disponibilidad del recurso hídrico. Nuestra justificación de este subproyecto, es que nuestras reservas de agua dulce proveniente de los glaciares y de los ríos que nacen en la parte alta de nuestras cordilleras, abastecen a gran parte de la población del Perú, específicamente en la región Costa (La Libertad, Ancash, Lima, Arequipa) y con el constante crecimiento urbanístico y la diaria transformación de los glaciares debido al cambio climático, nos vemos ante una amenaza inminente. 1.3 Objetivos 1.3.1 General Determinar la disponibilidad hídrica superficial en la subcuenca hidroglaciar del río Shullcas, y su relación con el cambio climático. • • •

1.3.2 Específicos Caracterizar los parámetros hidrogeomorfológicos de la subcuenca hidroglaciar del río Shullcas. Caracterizar la oferta hídrica superficial presente de la subcuenca hidroglaciar del río Shullcas. Generar los escenarios de disponibilidad hídrica al 2030, en la subcuenca hidroglaciar del río Shullcas.

1.4 Revisión Bibliográfica Los Andes centrales concentran la mayor cantidad de población indígena de Latinoamérica,

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precisamente en los países que conforman la Comunidad Andina de Naciones (CAN), que según estudios constituye una de las zonas más riesgosas del mundo. Esta región se ve afectado por intensas lluvias, y por secuelas de aluviones e inundaciones asociados a cambios en la variabilidad climática y a eventos extremos como el fenómeno El Niño (CAN, 2007). Los Andes ha constituido el hábitat natural de pueblos indígenas, como el quechua, kichwa, aymará, mapuche y muchos otros, que -hoy- representan la diversidad cultural que caracteriza esta región. Durante siglos, estos pueblos han logrado desarrollar una forma de vida especial adaptado a las montañas o tierras altas que los diferencian del resto, pero hoy se ven afectados por intensas heladas, granizadas y sequías, a consecuencia del cambio climático. A su vez, los efectos están alterando el modo de vida de los pueblos indígenas que dependen de su territorio y los recursos naturales para su subsistencia. Los territorios de pueblos indígenas son a su vez zonas de pobreza, lo que incrementan la situación de vulnerabilidad a los efectos del cambio climático. Los glaciares de la zona andina desempeñan un papel clave en el sistema hidrológico, tanto como amortiguadores de los efectos de los fenómenos naturales ocasionados, como por constituir reservorios y fuente de agua dulce. El deshielo ocasionado por el cambio climático está ocasionando impactos, los mismos que se agravarán, afectando a poblaciones en particular, aquellas que viven en condiciones de pobreza, en altas montañas. En las regiones donde además una disminución de las precipitaciones por aumento de la temperatura, el problema generará situaciones extremas, con sequías y eventos lluviosos intensos, inundaciones y deslaves. Los glaciares tropicales presentan niveles poco extensos de glaciación (2 500 km2), albergando los Andes Centrales el 99% de los mismos y estando el 70% de su superficie en el Perú. A pesar de su modesta dimensión, su estudio despierta especial interés por varias razones (CAN, 2007): •

• •

Son importantes indicadores del cambio climático, en especial aquellos situados por encima de los 4 000 msnm, en donde existen pocos sistemas instrumentales de mediciones. Juegan un importante rol en el manejo del recurso hídrico, abasteciendo de agua a regiones de lluvias escasas como el desierto del Perú. Actúan como reguladores del régimen hidrológico en casi todas las regiones andinas, especialmente en las sometidas a largas estaciones secas, pues la fusión del glaciar en ausencia de lluvias permite contar con un caudal mínimo de agua en los ríos.

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Pueden ser directa o indirectamente, causa de catástrofes.

Todos los glaciares observados en los Andes Centrales han acelerado su retroceso en los últimos 25 años, siendo la pérdida en masa 25% mayor para los glaciares pequeños. Aquellos glaciares que no cuentan con grandes áreas por encima de los 5 000 msnm se encuentran en peligro de extinción en un futuro cercano. Por otro lado, es importante recalcar que los cambios en el clima en los Andes tienen particularidades regionales, marcadas por su relación con los eventos ENSO (El Niño Southern Oscillation). Algunas de las conclusiones a las que se puede arribar son: • •

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La presencia del ENSO y su impacto sobre las precipitaciones hace difícil su modelación. Los eventos ENSO cálidos y fríos (los más intensos conocidos como el Niño y La Niña) son asociados a un aumento de entre 0,5 y 3 ºC en la temperatura atmosférica en los Andes. La contribución de los eventos ENSO tibios a la recesión de los glaciares tropicales en los Andes ha sido determinante. Algunos eventos fríos pueden por su parte, restaurar parte de la masa de hielo pérdida, pero esto es posible solamente para glaciares con grandes áreas por encima de los 5 400 msnm. Los glaciares “pequeños” y ubicados a menos de 5 400 msnm no recuperan masa, solo reducen su déficit. La variabilidad interanual de los escurrimientos provenientes de los glaciares depende fuertemente de la ocurrencia de eventos ENSO, los cuales aceleran el retroceso de los glaciares a través de un aumento de las temperaturas (en Bolivia, Perú y Ecuador) y de una disminución de las precipitaciones (en Bolivia y Perú).

La interrelación de estos procesos, asociados con la explosión demográfica, la calidad del agua y el deterioro de los ecosistemas naturales, hacen que nuestro país está en la lista de lo más vulnerables en temas de agua. Por ello, urge la necesidad de conocer y comprender los procesos por los cuales el Ciclo hidrológico viene cambiando su comportamiento. Paradójicamente, mientras los impactos ambientales crecen sobre las montañas y los conocimientos tradicionales están cada vez más amenazados, más personas que viven en tierras bajas dependen de ella. El ecosistema de montaña, cuyas características y potencialidades fueron aprovechadas por los indígenas andinos, constituye una fuente natural de agua dulce, biodiversidad y recreación. Los diferentes pisos naturales, a su vez, permiten una producción diversificada que asegura la subsistencia de éstos

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pueblos. Por ejemplo, el 45% de las especies de papa (más de 5 200) y el 30% de oca (más de 400) fueron colectadas sobre los 3 500 msnm. Sin embargo, las montañas están expuestas a diversas presiones de la población que la habitan y por aquellas actividades, como la agricultura, ganadería, minería y carreteras. En este sentido, los impactos del desarrollo de actividades humanas y del cambio climático podrían llevar a la modificación de los sistemas ecológicos de montaña y a la desaparición de la biodiversidad andina, que pueden ser acentuados por actividades de las industrias extractivas. Este podría ser el caso

de Ecuador y Perú en cuyos territorios se viene desarrollando un “boom minero”. Algunos de los impactos sociales y económicos del deshielo se manifestarán en el conjunto de actividades económicas, la producción de energía hidroeléctrica, los ecosistemas naturales y el aprovisionamiento de agua para consumo, cuyo costo se incrementará, afectando a los grupos económicamente más débiles. También se experimentará un desplazamiento de las tierras agrícolas, y de las población esa las ciudades (InWent, 2008).

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Capítulo 2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁREA DE ESTUDIO

2.1 A Nivel Nacional

2.1.1. Ubicación geográfica

El Perú se encuentra ubicado en el hemisferio austral, sector central y occidental de Sudamérica, entre los paralelos 0º 01’ 48” y 18º 21’ 03” latitud sur y 68º 39’ 27” y el 81º 19’ 34,5” longitud este. Limita con cinco países: Ecuador y Colombia por el Norte; Brasil y Bolivia por el Este; Chile por el Sur; y, con el Océano Pacífico por el Oeste.

2.1.2. Superficie

La superficie total del territorio peruano, incluyendo las islas costeras en el Océano Pacífico y la parte peruana del lago Titicaca, es 1’285 216 km2. El Perú tiene dominio marítimo sobre una franja litoral 200 millas del Océano Pacífico paralela a su costa; además, es signatario del Tratado Antártico y por lo tanto accede a este territorio para realizar actividades de investigación.

2.1.3. Clima

SENAMHI (2004), indica que la clasificación climática apoyada en datos meteorológicos e índices climáticos de Werren Thornthwaite distingue los siguientes tipos climáticos: •

Clima Semi-Cálido Muy Seco (DesérticoArido-Sub Tropical): este tipo de clima constituye uno de los eventos climáticos más notables del Perú, comprende casi toda la región de la costa, desde Piura hasta Tacna y desde el litoral del Pacífico hasta el nivel aproximado de 2 000 msnm, representa el 14% de la superficie total del país. Se distingue por ser su clima con precipitación promedio anual de 150 mm. y temperatura media anuales de 18 a 19 °C, decreciendo en los niveles más elevados de la región.

En las Figuras 2.1 y 2.2, se muestran la distribución espacial de los tipos de clima del Perú.

Figura 2-1 Mapa Climático del Perú. Fuente: SENAMHI, 2004

Clima Cálido Muy Seco (Desértico o Árido Tropical): Comprende el sector septentrional de la región costera, que incluye gran parte de los departamentos de Tumbes y Piura, entre el litoral marino y la costa aproximadamente hasta los 1 000 msnm. Representa menos del 3,0% (35 mil km2) de la superficie del país. Se caracteriza por ser muy seco, con precipitación media anual alrededor de 200 mm. y cálido, con una temperatura promedio anual de 24,7 °C, sin cambio térmico invernal definido. Clima Templado Sub-Humedad (De Estepa y Valles Interandinos Bajos): este clima es propio de la región de la sierra, correspondiendo a los valles interandinos bajos e intermedios, situados entre los 1 000 y 3 000 msnm. Las temperaturas sobrepasan los 20 °C, y la precipitación anual se encuentra por debajo de los 500 mm aunque en

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las partes más elevadas, húmedas y orientales, pueden alcanzar y sobrepasar los 1 200 mm.

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Clima Frió o Boreal (De los Valles Mesoandinos): Este tipo climático es de la región de la sierra, se extiende entre los 3 000 y 4 000 msnm. Se caracteriza por sus precipitaciones anuales promedio de 700 mm. y sus temperaturas medias anuales de 12 °C. Presenta veranos lluviosos e inviernos secos con fuertes heladas. Clima Frígido (De Tundra): Este tipo de clima, conocido como clima de Puna, corresponde a los sectores altitudinales de la región andina comprendido entre los 4 000 y 5 000 msnm cubre alrededor de 13,0% del territorio peruano (170 mil km2). Se caracteriza por presentar precipitaciones promedio de 700 mm anuales y temperaturas promedio anuales de 6 °C. Comprende las colinas, mesetas y cumbres andinas. Los veranos son siempre lluviosos y nubosos; y los inviernos (JunioAgosto), son rigurosos y secos. Clima de Nieve (Gélido): Este clima corresponde al de nieve perpetua de muy alta montaña, con temperaturas medias durante todos los meses del año por debajo del punto de congelación (0 °C). Se distribuye en los sectores altitudinales que sobrepasan los 5 000 msnm y que están representados mayormente por las grandes masas de nieve y hielo de las altas cumbres de los andes peruanos. Clima Semi - Cálido Muy Húmedo (SubTropical muy Húmedo): Este tipo de clima predomina en la selva alta. Se caracteriza por ser muy húmedo, con precipitaciones por encima de los 2 000 mm y con bolsones pluviales que sobrepasan los 5 000 mm como en la zona de Quincemil. Las temperaturas están por debajo de 22 °C, en su mayor extensión. Temperaturas más elevadas se registran en los fondos de los valles y en la transición a la llanura Amazónica. Clima Cálido Húmedo (Tropical Húmedo): Este clima corresponde a las llanuras amazónicas peruanas y se caracterizan por presentar precipitaciones promedios anuales de 2 000 mm y temperaturas de 25 °C a más, sin cambio térmico invernal bien definido.

2.1.4. Regiones naturales

El territorio peruano presenta tres regiones continentales bien definidas: costa, sierra y selva correlacionadas con el relieve.

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La costa está comprendida entre el Océano Pacífico y las estribaciones de la cordillera occidental de los Andes, con altitudes variables de 0 a 2 000 msnm; es una franja de 40 a80 km de ancho y 3 080 km de largo, cubre un área de 15’087 282 ha, que representa el 11,74% de la superficie total del país. Sus suelos son arenosos y secos, con excepción de algunos valles fértiles. Su relieve es relativamente llano con pequeñas elevaciones denominadas lomas. En ella está concentrada la actividad productiva industrial y agropecuaria, y las grandes ciudades del país. La sierra está constituida por los piedemontes occidental y oriental de los Andes que sigue la dirección Noroeste-Sureste y abarca una extensión de 35’906 248 ha (27,94% de la superficie total). Su relieve es muy accidentado con profundos y estrechos valles y elevadas cumbres con nieves perpetuas. Predominan en ella pequeños valles interandinos, y ciudades rurales de pequeño y mediano porte; la principal actividad económica de la región es la minería. La selva abarca desde el piedemonte oriental de los Andes desde los 2 000 msnm hasta la llanura Amazónica 80 msnm, con elevaciones que definen la Selva Alta y Baja. Tiene un área de 77’523 030 ha (60,32% de la superficie total), la mayor parte cubierta por bosques tropicales; su relieve está constituido por laderas y planicies que forman parte de la cuenca del Amazonas. La región está muy poco ocupada y en ella predominan las actividades extractivas.

La Figura 2.3 Izquierda: muestra el relieve del Perú. La cordillera delimita el país en tres zonas paralelas: la costa, la sierra, y la selva. Derecha: principales zonas climáticas del Perú. Se nota una fuerte correlación con el relieve. En la costa se encuentra un clima desértico o semi desértico en la sierra un clima subtropical de montaña, y en la selva un clima tropical húmedo. La Figura 2.4, indica el corte transversal del Perú a la altura de Chimbote, perpendicularmente al litoral, el río Santa corre entre las Cordilleras Negra y Blanca, que forman la Cordillera Occidental, que es la divisora de aguas entre el Pacífico y el Atlántico. Paralela al valle de Santa está el valle del Marañón, afluente del Amazonas, que desemboca en el Atlántico. Al este de la Cordillera Central está la Amazonía; al oeste de la Cordillera Occidental está la Costa.

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Figura 2-2 Mapa Climático del Perú. Fuente: SENAMHI, 2004

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Figura 2-3 Relieve y zona climática del Perú. Fuente: Estudio del Santa Suarez W.

La Figura 2.4, indica el corte transversal del Perú a la altura de Chimbote, perpendicularmente al litoral, el río Santa corre entre las Cordilleras Negra y Blanca, que forman la Cordillera Occidental, que es la divisora de aguas entre el Pacífico y el

Atlántico. Paralela al valle de Santa está el valle del Marañón, afluente del Amazonas, que desemboca en el Atlántico. Al este de la Cordillera Central está la Amazonía; al oeste de la Cordillera Occidental está la Costa.

Figura 2-4 Corte transversal a la altura de Chimbote. Fuente: Estudio del Santa Suarez W.

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2.1.5 Hidrografía Superficial

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Las aguas superficiales están distribuidas en tres grandes vertientes: Pacifico, Atlántico y Titicaca. •

Vertiente del Pacífico. Cubre 278 892 km2 (21,7 %), y tiene 53 cuencas hidrográficas. Las descargas de los ríos de la Vertiente del Pacífico se originan por los deshielos de la Cordillera de los Andes y por las precipitaciones andinas. En esta vertiente, los ríos son de corto curso, caudal variable y de carácter torrentoso atraviesan la región costera para desembocar en el Océano Pacífico. Son de régimen temporal, con un periodo de avenida de diciembre a abril y un prolongado período de estiaje de mayo a noviembre, situación que no es favorable para el aprovechamiento del agua en sus diferentes usos.

En la vertiente del Pacífico los recursos hídricos son escasos, existen 2 530 m3 de agua superficial por habitante muy por debajo del promedio mundial de 8 500 m3 de agua superficial por habitante (Emanuel y Escurra, 2000). Los ríos de mayor caudal medio anual son: Santa con 158,20 m3/s (Foto 2.1), Tumbes (196,10 m3/s), Chira (117,20 m3/s) y Cañete. (Foto 2.2).

Vertiente del Titicaca. Abarca 48 838 km2 y comprende 9 cuencas que descargan sus aguas al lago Titicaca. Los ríos que destacan son el Ramis (88,2 m3/s) e llave (40,1 m3/s); el 70% de cuenca y del lago pertenecen al Perú y el 30% a Bolivia.

La disponibilidad de agua en esta vertiente es de 6 970 Hm3, equivalente a 0,02% del total (Emanuel y Escurra, 2000). Los ríos son de régimen permanente y el régimen de caudales guarda relación directa con el régimen de precipitaciones alcanzando sus máximos valores en época de verano período en el cual algunos ríos se tornan navegables como el Ramis y otros de menor categoría como el Huenque permiten el riego de extensas zonas agrícolas (Foto 2.3). La vertiente se caracteriza por presentar una red de pequeños, medianos y grandes ríos, algunos de los cuales tienen importancia económica muy grande. •

Vertiente del Atlántico. Ocupa 957 486 km2 y está conformada por 44 cuencas que drenan al Amazonas. En esta vertiente, se destacan los ríos Huallaga con 3 796,4 m3/s, Ucayali con 13 375,2 m3/s y Marañón con 15 436,2 m3/s.

Foto 2-1 Río Santa y río Tumbes. Fuente: Senamhi, 2008

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Foto 2-3 Río Huenque. Fuente: Senamhi, 2008

Está constituida por el gran colector que es el río Amazonas, el cual está constituido por 4 sistemas: sistema del río Amazonas, sistema del río Yurúa, sistema del río Purús y el sistema del río Madre de Dios, con un aporte medio anual de 63 379 m3/s. En esta vertiente destacan los ríos Huallaga que

tributa al Marañon y Ucayali, que al unirse estos últimos cerca de Nauta forman el Amazonas que en el Perú tiene un recorrido de 713 km, pero su recorrido total es de 6 872 km. lo que lo convierte en el más largo del mundo. El río Ucayali, ocupa el primer lugar en longitud en el Perú; con un recorrido de 1 771 km (Foto 2.4).

Foto 2-4 Pozuzo y río PucaIlpa. Fuente:www.cododelpozuzo.org

2.2 A nivel Regional

A esta escala, la zona de estudios está dentro de los ambientes de la cuenca del río Mantaro, siendo parte de la red hidrográfica y principal abastecedor de agua para la ciudad de Huancayo.

La cuenca del río Urubamba, abarca una La cuenca, presenta un relieve muy accidentado por estar atravesado por las Cordilleras Central y Occidental (Foto 2.5) que dan origen a importantes unidades hidrográficas: Tambo, Perené, Ene y Mantaro.

2.2.1 Ubicación Geográfica

2.2.2 Superficie

La cuenca Hidrográfica del Mantaro está ubicada en la región central del país y abarca los departamentos de Pasco, Junín, Huancavelica y Ayacucho (Figura 2.4).

El área total de la cuenca es de 34 550,08 km2, y se divide en 23 subcuencas. En la margen izquierda del río Mantaro se ubican once subcuencas, mientras que en la margen derecha doce.

La cuenca del río Mantaro, geográficamente está ubicada en el centro del Perú, entre los paralelos 10º 34’ 30’’ y 13º 35’ 30’’ de latitud sur, y entre los meridianos 73º 55’ 00’’ y 76º 40’ 30’’ de longitud oeste

La subcuenca de mayor extensión es la de Huarpa, ubicada al extremo sur de la Cuenca del río Mantaro entre las regiones de Huancavelica y Ayacucho.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Foto 2-5 Laguna de Huascacocha – Distrito de Huayllay. Fuente: Revista-creser – Pascoaldía, 2010

Figura 2-5 Cuenca del río Mantaro. Fuente: www.electroperu.com.pe

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El Valle del Mantaro (Foto 2.6), se constituye como el más importante, al concentrar un alto porcentaje de la población departamental. La zona de ceja de

selva y selva presenta una orografía muy compleja y ondulante. En esta zona se encuentran los Valles de Chanchamayo, Perené y Satipo.

Foto 2-6 Valle del Mantaro. Fuente: Revista Perúestilo, 2011

2.2.3 Clima

El clima varía de acuerdo con la altitud. En los valles interandinos (mayoritariamente en las provincias de Junín, Yauli, Tarma, Jauja, Concepción, Chupaca y Huancayo), el clima es templado y frío, con poca presencia de humedad (seco). En la zona ceja de selva y selva (provincias de Chanchamayo y Satipo), el clima es cálido y altamente húmedo, con abundantes lluvias durante Noviembre a Mayo. Desde el punto de vista del régimen térmico, según Thorthwaite, se observa en la cuenca del río Mantaro un clima de Tundra (D’) en las partes altas de la cuenca, mientras que en la zona del Valle del Mantaro, siguiendo el curso del río, un clima Semi Frío (B’1). 2.2.4 Hidrografía

hasta Izcuchaca (Lat. 12° 28’ 60S, Long 75° 1’ 0W) y Mayoc (Lat 12° 46’ 60S, Long 74° 24’ 0W), y desde allí se dirige hacia el este y luego al norte, formando la península de Tayacaja. A nivel longitudinal, la cuenca del río Mantaro presente tres zonas bien definidas: • Parte Alta: que comprende desde el Lago Junín, hasta el Pongo de Pahuanca. • Parte Media: desde Pahuanca hasta Tablachaca. • Parte Baja: desde Tablachaca hasta la confluencia con el río Apurímac, cuyo tramo es aprovechado para la generación de energía eléctrica mediante el Complejo Mantaro compuesto por las centrales hidroeléctricas: Santiago Antúnez de Mayolo y Restitución; debido a un desnivel que desciende aproximadamente 2 000 metros.

Ubicado a 4 080 msnm, el Lago Junín tiene una capacidad total de 556 MMC y un volumen útil máximo regulable de 441 MMC.

En la Figura 2.6, se muestra un mosaico de los principales ríos que conforman la red hidrográfica del Mantaro y lagunas existente en la zona.

El río Mantaro se origina en la laguna Junín o Chinchaycocha, y posee un recorrido en sentido norte – sureste, desde su nacimiento

La cuenca del río Mantaro es el primer colector de los tributarios que drenan las vertientes de su cuenca interregional, abarcando las regiones

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 2-6 Principales ríos de la cuenca del Mantaro. Fuente: Elaboración propia

de Pasco, Junín, Huancavelica y Ayacucho. Los principales tributarios, que alimentan y dan origen al río Mantaro son: •

Margen derecha: el río Huaron, Carhucayán, Corpacancha y Pucayacu, Yauli, Huari o Huay Huay, Pacahacayo, Cunas, Moya, Huarpa, Lircay y Huancavelica. De estos ríos, el Cunas es el más importante por el uso de agua para el sector agricultura y la generación de energía hidroeléctrica.

Se han construido numerosas obras de regulación como embalses y transvases de aguas de una cuenca a otra para fines múltiples. Estas obran han alterado el régimen natural de los diferentes ríos donde están ubicados. •

Margen izquierda: los ríos Yacus, Seco, Achamayo, Shullcas, Pariahuanca, San Fernando, Colcabamba, Iñapo, Upamayu, Suni y Chancha.

El río Mantaro en su confluencia con el Apurímac, forman el río Ene a una altitud de 480 msnm, al sur del Departamento de Junín, y forma un límite triangular con las regiones de Ayacucho, Cusco y Junín. El Mantaro, antes de ingresar al estrecho

de Paucarchuco, reduce el ancho de su cauce para dar origen al pongo de Pahuanca, de sólo 4 m. La cuenca del río Mantaro presenta 6 717 lagos y lagunas que cubren un área de 76 761,57 ha, siendo las principales: Chinchaycocha, Marcapomacocha, Paca, Tranca Grande, Pomacocha, Huascacocha, Hichicocha, Coyllorcocha, Lasuntay, Chuspicocha, Quiullacocha, Yuraicocha, Azulcocha, Carhuacocha, Huaylacancha. 2.3 Subcuenca del río Shullcas La zona de estudio, corresponde a la subcuenca del río Shullcas, cuyas características generales son las siguientes:

2.3.1 Ubicación geográfica

La subcuenca del río Shullcas, políticamente se encuentra ubicada en el ámbito de los distritos de Huancayo, Chilca, Huancan y El Tambo Provincia de Huancayo departamento de Junín, Región Andrés Avelino Cáceres. Es uno de los afluentes del río Mantaro en su margen izquierda y limitado entre las coordenadas geográficas 11° 52' 13" a 12° 07' 00" de Latitud Sur y entre los meridianos 75° 01 57" a 75° 14' 37" de Longitud Oeste (Ver

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Figura 2.7 y Foto 2.7). La subcuenca del río Shullcas, asociada al nevado Huaytapallana, se encuentra ubicada en la margen

izquierda del río Mantaro, abarcando los distritos de Huancayo y El Tambo; incluyendo a los anexos de Uñas, Vilcacoto, Cullpa Alta, Cullpa Baja, Cochas Chico, Cochas Grande, Incho Aza y Acopalca.

Foto 2-7 Centenario - Río Shullcas.Fuente: http://www.met.igp.gob.pe/

Figura 2-7 Ubicación de la zona de estudio (Subcuenca del río Shullcas). Fuente: Elaboración propia

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

2.3.2 Superficie

valles en forma de U y cubiertas por morrénicas de diferente espesor. Zona mesoandina, que se encuentra entre 3 200 y 3 800 msnm, agrupa cerca del 48,5% del área total de la subcuenca y conforma paisajes agrestes de grandes vertientes montañosas, clima templado y lluvias suficientemente abundantes para sostener la tradicional agricultura andina.

La cuenca del Shullcas se ubica geográficamente en la sierra central del Perú, sobre la margen izquierda del río Mantaro, con una extensión de 223,11 km2 y está comprendida políticamente en el departamento de Junín. Altitudinalmente, se encuentra comprendido entre los 3 172 msnm a 4 943 msnm, tal como se aprecia en la Figura 2.8.

•

Se ha determinado dos zonas bien definidas:

Existe además un sector en la parte alta de la subcuenca que se encuentra cubierto por nieves perpetuas; y que cubre aproximadamente el 2,7 % del área total, y presenta relieves directamente relacionados con la morfología de la roca base.

•

Zona altoandina, ubicada sobre los 3 800 msnm que cubre alrededor del 48,5% de la subcuenca, con vertientes montañosas, predominantemente rocosas, excavadas en

Figura 2-8 Relieve de la sub cuenca del río Shullcas. Fuente: ECSA, 2005

2.3.3 Clima

morfológicas de la región permiten distinguir 05 zonas de vidas, tal como se observa en la Figura 2.9: Bosque seco - Montano Bajo Tropical (bsMBT)

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Esta formación ecológica ocupa una superficie aproximada de 3 767,05 ha, la cual representa el 14,42 % del total. Se localiza por debajo de los 3 400 msnm, hasta el nivel del río, Mantaro, caracterizada por presentar un clima subhúmedo y templado, con precipitaciones pluviales anuales que fluctúan entre 500 y 700 mm aproximadamente, según se trate del nivel inferior o superior de la formación, respectivamente. La temperatura media anual

oscila entre 15 y 12°C. El potencial climático de esta Zona de Vida permite el desarrollo de una agricultura de secano, con riego suplementario, debido a la escasa precipitación pluvial existente, siendo los cultivos más apropiados el maíz, trigo, papa, haba, arveja, hortalizas, y algunos frutales adaptados.

Figura 2-9 Mapa de zonas de vida de la cuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

2.3.3 Clima

La zona de estudio tiene un clima, que según la clasificación de Thornthwaite corresponde al tipo húmedo - frígido, con lluvias muy limitadas en los períodos de otoño e invierno; las características morfológicas de la región permiten distinguir 05 zonas de vidas, tal como se observa en la Figura 2.9: Bosque seco - Montano Bajo Tropical (bsMBT) Esta formación ecológica ocupa una superficie aproximada de 3 767,05 ha, la cual representa el 14,42 % del total. Se localiza por debajo de los 3 400 msnm, hasta el nivel del río, Mantaro, caracterizada por presentar un clima subhúmedo y templado, con precipitaciones pluviales anuales que fluctúan entre 500 y 700 mm aproximadamente, según se

trate del nivel inferior o superior de la formación, respectivamente. La temperatura media anual oscila entre 15 y 12°C. El potencial climático de esta Zona de Vida permite el desarrollo de una agricultura de secano, con riego suplementario, debido a la escasa precipitación pluvial existente, siendo los cultivos más apropiados el maíz, trigo, papa, haba, arveja, hortalizas, y algunos frutales adaptados. Bosque húmedo - Montano Tropical (bh-MT) Esta formación ocupa una superficie de 4 923,56 ha, la cual representa al 18,84 % del área total de la subcuenca. Se localiza entre 3 400 y 4 000 msnm, caracterizada por presentar un clima húmedo con una eficiencia hídrica adecuada para los fines agropecuarios y forestales, toda vez que la relación

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

de evapotranspiración Potencial es menor que uno. Las precipitaciones anuales fluctúan entre 700 y 900 mm. La temperatura media anual oscila entre 12 y 9 °C. Esta zona de vida constituye la zona de agricultura de secano por excelencia, donde se cultivan preferentemente especies nativas de alto valor alimenticio, como: "papa", "ulluco", "mashua", "chocho o tarhui", "quinua", "cebada", "haba" y "arveja". Páramo muy húmedo - Subalpino Tropical (pmh-SaT) Esta formación ecológica ocupa una superficie aproximada de 13 920,06 ha., la cual representa el 53,28 % del área total de la subcuenca. Se localiza entre 3 900 y 4 500 msnm, caracterizada por presentar un clima Perhúmedo y frígido, con precipitaciones que fluctúan entre 600 y 1 000 mm aproximadamente, según se trate del nivel inferior o superior de la formación, respectivamente, la temperatura media anual oscila entre 6 y 3 °C, con ocurrencia diaria de temperaturas de congelación. El relieve topográfico es por lo general accidentado, con laderas empinadas a muy empinadas con pendientes que fluctúan entre los 25 a más de 50%. El valor agrícola de esta Zona de Vida es escaso, debido principalmente a las bajas temperaturas; sin embargo, dentro de esta zona se encuentran las pasturas de mejor capacidad productiva, para el sostenimiento de una ganadería básicamente de ovinos y/o camélidos. Tundra pluvial - Alpino Tropical (tp - AT) Ocupa una superficie aproximada de 2 690,64 ha, que representa el 10,30 % del área total de la subcuenca. Se localiza sobre los 4 500 msnm el clima se caracteriza por ser superhúmedo y frígido a gélido,

con precipitaciones pluviales anuales mayores de 1 000 mm; donde la temperatura media anual, oscila entre 3,0°Cy 1,5°C. Nival Tropical (NT) Ocupa una superficie de 827,28 ha, que representa el 3,16 % del área total de la subcuenca. Se localiza sobre los 4 800 msnm, se encuentra ocupando áreas de peñascos o rocas, generalmente sin cubierta edáfica ni vegetal, a excepción de espacios muy reducidos. Las únicas formas de vida son minúsculas líquenes y crustáceos que se fijan en las rocas. La temperatura media anual generalmente se encuentra por debajo de 1,5 °C y el promedio de precipitación total anual es variable entre 500 y 1000 mm. Por lo cual en esta Zona de Vida se presentan las condiciones climáticas más extremas de la subcuenca; sin embargo, constituye el potencial hídrico que discurre permanentemente durante todo el año, el cual es aprovechado en las partes más bajas para diferentes usos: agropecuario, potable, piscícola, etc.

2.3.4 Hidrografía

El río Shullcas, tributario del río Mantaro, es la principal fuente hídrica de esta subcuenca, con una producción total de 75 MMC, un caudal promedio durante la época de avenida de 5,0 m3/s y en estiaje el caudal desciende hasta 1,5 m3/s. Durante su recorrido, el río alcanza una longitud aproximada de 35,9 km, un ancho promedio de 4 a 5 metros y una pendientes de 7,5% con un desnivel de 2000 metros en 15 km. El río Sullcas es de régimen nivo-lacustre: es decir es alimentado por los desagües de las lagunas Chuspicocha y Lazuntay y esta a su vez por la fusión del hielo glaciar del Nevado Huaytapallana, de allí que el caudal es permanente (Foto 2.8).

Foto 2-8 Río Shullcas. Fuente: puntodeencuentrocanete, 2011

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En la Tabla 2.1, se muestra la estructura de la red hidrográfica de la subcuenca del río Shullcas;

siendo el río principal de cuarto orden con una longitud promedio de 23,53 km.

Tabla 2-1 Red de drenaje de la subcuenca Shullcas

Figura 2-10 Red Hidrográfica de la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

En la Figura 2.10, se aprecia la subcuenca y su red hidrográfica desde la desembocadura con el río Mantaro hasta su naciente en el glaciar de Huaytapallana.

2.3.5 Cobertura glaciar

Los glaciares en el valle del Mantaro, se emplazan en la parte central de la cadena montañosa orientales de los Andes, en la divisoria de agua con la cuenca del río Ene. Las características de estos depósitos de agua sólida son glaciares de alta montaña, porque en estas elevaciones sobre los 4 800 msnm se encuentran depositadas las nieves persistentes por su altitud, no obstante que nuestro país se encuentra en la zona tropical. Estos glaciares son la fuente principal de alimentación de algunas lagunas, ubicadas al pie de los mismos,

entre las cuales tenemos: laguna Putcacocha que da origen al río Acha mayo, las lagunas Chuspicocha y Lazo Huntay sus aguas vierten para dar el río Shullcas (Foto 2.9). Estos glaciares mantienen en constante flujo las aguas subterráneas en las subcuencas del río Achamayo, Shullcas, Perene y Ene, que se puede apreciar a través de los ojos de agua que afloran en forma constante, incluso en las épocas de sequías. En la cuenca del río Mantaro, existen 6 nevados, al mismo tiempo que sus cumbres son de divisoria de agua; el de mayor extensión y altitud es el nevado de Huaytapallana (Figura 2.11), seguidos por los nevados Chuspi, Putcacocha y Muradayo, como se aprecia en la Tabla 2.2.

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Tabla 2-2 Relación de nevado en la cuenca del río Mantaro.

Constituye otro tipo de geoforma que se distribuyen en la parte alta de la subcuenca, se encuentran sobre los 4 800 msnm, ocupando las cumbres de las vertientes montañosas, tienen topografía muy variada, dependiendo mucho del tipo de relieve de la roca base, cuyas pendientes varían desde suaves hasta fuertemente inclinadas y abarca aproximadamente 701,53 ha o el 2,68 % del área total. Las condiciones perennes de altitud y bajas

temperaturas, con varios grados bajo cero, han originado la acumulación de nieves perpetuas en las cumbres de las montañas, teniendo como característica más importante la variación en las dimensiones que sufren periódicamente, la misma que se manifiesta con un marcado incremento durante los meses de mayor precipitación en la cordillera occidental (Diciembre-Marzo) y un pronunciado descenso en las partes bajas de los nevados durante los meses de estiaje.

Figura 2-11 Acceso al nevado Huaytapallana. Fuente: Chalco, F., 2002

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2.3.6 Demanda de Agua

La localidad de Huancayo se abastece de fuentes de agua superficial y subterránea. El río Shullcas representa la principal fuente de abastecimiento de agua para el consumo humano de la Ciudad. Su caudal promedio en épocas de avenida alcanza los 5 m3/s y en estiaje su caudal baja hasta 1,5 m3/s. Dentro del ámbito geográfico de esta subcuenca del río Shullcas, se identifican 43 lagunas, todas emplazadas sobre los 4,000 msnm, de los cuales la mayor longitud son: Lazo Huntay con 33 has y Chuspicocha con 22,5 has aproximadamente. En la época de sequía (estiaje) se realiza la regulación del caudal con el agua almacenada en 10 lagunas ubicadas en la parte alta de la subcuenca, dentro de las coordenadas UTM 8668000 al 8687000 Norte y del 483000 al 496000 Este, en el flanco Oeste de la cordillera Oriental, que en total pueden almacenar hasta 5,8 millones de metros cúbicos. El almacenamiento de las aguas se realiza en 10 lagunas cuyas características son de origen glacial y pluvial, encontrándose dentro de las coordenadas UTM 8’668,000 al 8’687,000 norte y del 483,000 al 496,000 este en el flanco oeste de la Cordillera Oriental, que en total pueden almacenar hasta 5,8 millones de metros cúbicos.

Aguas abajo de la naciente del río Shullcas, los recursos que transitan por el cauce son utilizados con fines múltiples, requeridos para atender la demanda de agua de diferentes usuarios, entre estos la generación de energía hidroeléctrica, abastecimiento de agua potable y riego de áreas agrícolas desarrolladas en el valle. Además según información de SEDAM Huancayo; existe un acuerdo entre los regantes de la margen derecha de la cuenca del Shullcas y de la empresa, para que en la época de estiaje (Junio-Noviembre), se haga uso del recurso en 50% para ambas partes, como se puede observar en la Figura 2.12. En la Tabla 2.3, se muestran las principales características de las comisiones de regantes existentes en la subcuenca del río Shullcas: La relación entre la geodinámica externa y el recurso agua, generan en esta subcuenca, la ocurrencia de eventos extremos entre los cuales podemos citar: Aludes, deslizamientos, avenidas e inundaciones, asociados fuertemente con los aportes de precipitaciones torrenciales y con los procesos de deglaciación del nevado Huaytapallana. Entre los eventos hidrometeorológico que generan impactos adversos en la zona de estudios se tienen los que se muestran en la Tabla 2.4.

Figura 2-12 Afianzamiento hídrico de la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Minag, 2008

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Desde el punto de vista energético, Electrocentro es la empresa peruana que realiza actividades propias del servicio público de electricidad, fundamentalmente en distribución y comercialización de energía eléctrica, abarca un área de concesión de 6,303 km2, cubriendo las regiones de Huánuco, Pasco, Junín, Huancavelica y Ayacucho. La Central Hidroeléctrica Chamisería Salto Alto se

ubica en la Comunidad de Acopalca, distrito de El Tambo, provincia de Huancayo, departamento de Junín; y la línea de subtrasmisión se desarrolla por terrenos de la Comunidad campesina de Cullpas y Cochas Chico en el distrito de El Tambo. La Central Hidroeléctrica Chamisería Salto Alto, posee una potencia instalada de 1,4 MW, cuenta con una turbina tipo Francis de eje horizontal diseñada para un caudal nominal de 1,09 m3/s y una potencia de 742 kW

Tabla 2-3 Comisión de regantes de la subcuenca del río Shullcas

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Capítulo 3. ESQUEMATIZACIÓN DEL SISTEMA HÍDRO - GLACIAR

3.1 Aspecto conceptual del sistema hídrico – glaciar Un glaciar es una masa de hielo en movimiento formada por la acumulación de la nieve, que el calor estival no es capaz de fundir. El primer proceso de formación de un glaciar consiste en la transformación de la nieve en hielo. Los cristales de hielo (Figura 3.1) sufren una primera fase de transformación (diagénesis): los cristales tienden a ser más pequeños hasta adquirir los mismos diámetros medios, y a continuación por efecto de la recristalización adoptan forma globular haciéndose más gruesos. En el proceso de formación de un glaciar, se van distinguiendo diferentes partes; las cuales cumplen una función esencial en la sostenibilidad de la estructura glaciar, como un sistema integrado dentro de ciclo hidrológico. Entre las partes principales de un glaciar tenemos (Figura 3.2): Circo Que es la zona donde se produce la acumulación del hielo que va a dar lugar a un glaciar. Es

siempre una zona redondeada, rodeada de altas cumbres desde las que cae la nieve que se transformará en hielo (Figura 3.2). Lengua Es la masa de hielo que, rebosando el circo, circula valle abajo. En la lengua, se observan formaciones características (Figura 3.2): • •

Los Seracs, bloques de hielo que se producen al caer en lugares donde el desnivel es importante, Las grietas transversales o “crevases”.

Las morrenas Grandes cantidades de sedimentos arrancados de la montaña que el glaciar transporta valle abajo, por el centro o por las laderas (Figura3.2). Las grandes masas de hielo se mueven generalmente en forma descendente, desde las zonas donde se produce la acumulación. Es este proceso que origina el empuje de la masa glaciar, por efecto de la gravedad y de la relación de inclinación que exista entre la ladera y el espesor de la capa de hielo.

Figura 3-1 Cristales de hielo. Fuente: Blog. Laclasede6toB.

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Figura 3-2 Partes de un glaciar. Fuente: Traducido por Ordoñez.

En zonas montañosas no polares, como es nuestro caso, glaciar Tropical; está formado por masas de hielo acumuladas en una pendiente, las cuales se

descuelgan por ladera abajo desde la acumulación principal o circo, en incluso desde las crestas que bordean el valle, tal como se aprecia en la Figura3.3

Figura 3-3 Circo del glaciar. Fuente: cnice.mec, 2011

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El circo glaciar, tienen forma de anfiteatros llenos de hielo y dominados por altas murallas rocosas. En los glaciares de montaña la nieve que no puede quedar colgada de las paredes rocosas se acumula a sus pies y al transformarse en hielo da origen a los glaciares de circo, la cual está sustentada en una cuenca con menos de un kilómetro de ancho, en forma de silla o anfiteatro. En la actividad morfogenética de un glaciar, se distinguen los procesos siguientes: de accionamiento, transporte y acumulación, que dan diferentes tipos de modelado glaciar:

Accionamiento La labor erosiva de los hielos es muy efectiva. Se trata de una abrasión (Figura 3.4) llevada a cabo por la presión del hielo y los materiales de transporta. En las rocas cristalinas y calizas compactas la acción abrasiva produce un pulido que crea superficies lisas y brillantes, así como rocas aborregadas con múltiples convexidades. Las rocas aborregadas son montículos rocosos con forma asimétrica, más tendidos en la cara opuesta al sentido del glaciar y más abrupto hielos abajo. La cara más suave presenta estrías. Cuando el hielo arrastra bloques angulosos, su deslizamiento provoca estrías rectilíneas orientadas en el sentido del flujo, a menudo paralelas. Si las incisiones tienen varios centímetros de ancho se llaman acanaladuras.

Figura 3-4 Proceso de abración. Fuente: enciclopedia.us, 2011

Transporte Los glaciares transportan fragmentos de rocas que se acumulan en morrenas (Figura 3.5). Son los agentes de transporte de mayor competencia, ya que son capaces de arrastrar bloques de gran tamaño. Los materiales que viajan sobre la superficie o el interior de la masa de hielo que constituyen las morrenas, y son depósitos móviles. El proceso de transporte del glaciar es lento (entre menos de 1 cm y algunos metros al día). Una morrena es una acumulación de fragmentos heterogéneos de roca transportados y depositados

por el hielo glaciar. El material que está siendo transportado se le llama, específicamente, till (morrena de acarreo). En función a su posición, con respecto al flujo glaciar que son transportadas, distinguimos tres tipos de morrenas: •

• •

Las morrenas externas o superficiales, están compuestas por fragmentos que caen sobre el glaciar mediante las avalanchas. En estado fundido forman: morrenas de ablación. Las morrenas internas, están constituidas por los materiales transportados dentro del glaciar. La morrena de fondo, se sitúa bajo el hielo en contacto con el lecho. Los fragmentos proceden

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tanto del exterior como del propio lecho, al haber sido arrancados por la acción de los hielos. Aparece cuando la ablación supera a la acumulación, el glaciar empieza a retroceder, a medida que lo hace, el proceso de sedimentación de la cinta transportadora continúa dejando un depósito de till en forma de llanuras onduladas. Se ve, entonces, una capa de till suavemente.

Acumulación Zona de acumulación (ganancia neta): Esta zona se encuentra en sectores altos de los glaciares, que son más fríos y donde comúnmente precipita en forma sólida, produciéndose una acumulación neta de masa (Figura 3.5).

Figura 3-5 Transporte del glaciar.Fuente: geovirtul, 2011

Ablación Zona de ablación (pérdida neta): Esta zona se encuentra en los sectores bajos, que son relativamente más cálidos y donde comúnmente existe pérdida de masa glaciar, ya sea por derretimiento, sublimación o desprendimiento de témpanos a lagos o mar (Figura 3.6). Línea de equilibrio Línea de equilibrio (ganancia = pérdida): Es la línea que separa la zona de acumulación y ablación, al cabo de un período anual definido usualmente al final del verano (Figura 3.6). 3.2 Sistema hidroglaciar de las subcuencas del río Shullcas En superficie, la menor plasticidad hace que el hielo forme grietas o crevasses por efecto de las tensiones que crea la velocidad de flujo en diferentes zonas de la masa de hielo o las flexiones que ésta sufre al traspasar los umbrales. Si se cruzan dos sistemas de crevasses, quedan bloques de hielo individualizados que se llaman séracs.

Por lo tanto, el hielo glaciar se forma a partir de la compactación de la nieve acumulada (si esta acumulación supera la fusión o ablación) hasta convertirse en el llamado "hielo azul", de comportamiento plástico, sobre todo a cierta profundidad, y capaz de fluir a favor de la pendiente. Los cambios climáticos que implican el calentamiento global han traído como consecuencia, en las últimas décadas, una gran reducción de esta masa glaciar, que se manifiesta por el retroceso de los glaciares. Los glaciares tropicales en el Perú, no escapan a los impactos del cambio climático, por lo cual la enorme preocupación de conocer y entender su dinámica espacial y temporal, que explique cada uno de los procesos y su grado de sensibilidad. Para nuestro caso, el área de trabajo está concentrada en la subcuenca del río Shullcas, que es uno de los tributarios del río Mantaro por su margen izquierda. En la Figura 3.7, se muestra la delimitación de la superficie que corresponde a la zona de estudio; observándose que en la parte alta de la subcuenca, se encuentra ubicado el nevado de Huaytapallana, el cual viene experimentado los impactos del Cambio Climático.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 3-6 Zonas principales de un glaciar. Fuente: www.glaciaresdeArgentina, 2011

Figura 3-6 Subcuencas de los ríos Aobamaba, Santa Teresa y Sacsara. Fuente: Elaboración propia

En nuestro caso, el Huaytapallana, es un Glaciar de Circo (Cirque glaciers), los cuales se caracterizan por ocupar una depresión de carácter semicircular generada por erosión glaciar (Circo),presentando una anchura media de 1,3 km y su base se sitúa en torno a los 4 800 metros de altura. Las cumbres

que lo conforman alcanzan los 5 200 y metros de altitud.

5 500

Una vez que los glaciares han retrocedido, estas depresiones son usualmente ocupadas por un lago, el cual es embalsado por un umbral rocoso

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o quiebre de pendiente por donde salía la lengua glaciar en forma de cascada. En la caso del Huaytapallana este En la Figura 3.8, se muestra el esquema hidroglaciar de la subcuenca del río Shullcas, la

cual muestra la red hidrográfica sustentada por los aportes de origen glaciar y pluvial, que permiten que el escurrimiento superficial y subterráneo que se generan; sean utilizados para atender los requerimientos de las actividades antrópicas que se desarrollan en la sub cuenca.

Figura 3-8 Esquema hidroglaciar de la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

3.3 Sistema hídrico del río Shullcas El río Shullcas, que recibe los aportes del nevado Huaytapallana como consecuencia de su retroceso glaciar; asociado tanto a la variabilidad climática y a un proceso de

aceleramiento por el cambio climático, debido a las actividades antrópicas. Se ha logrado identificar el esquema hidroglaciar para esta subcuenca, la cual se muestra en la Figura 3.9, siendo las características principales de cada uno de ello, las siguientes:

Figura 3-9 Sistema hídrico de la cuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

El río Shullcas, desciende por la vertiente oriental del Valle del Mantaro, desde la Cordillera Oriental de los Andes Centrales del país, y se forma de la confluencia de las quebradas Ucushcancha y Ronda, otras quebradas que tributan al río Shullcas son Pacchapata y Achapa. Las principales lagunas de la cuenca son Chuspicocha, Lazo Huntay y Huacracocha. El río Shullcas es de régimen nivo-lacustre: es decir

es alimentado por los desagües de las lagunas Chuspicocha y Lazuntay las que a su vez son abastecidas permanentemente por las aguas del deshielo del Nevado de Huaytapallana, de allí que el caudal de estiaje del río Shullcas es básicamente de origen glaciar. Las aguas del río cruzan por la ciudad de Huancayo y lo utilizan intensamente, para consumo doméstico,

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industrial, irrigación, etc. El río Shullcas en todo su trayecto alcanza una longitud aproximada de 35,9 km. La existencia de numerosas lagunas en esta subcuenca, ha permitido el aprovechamiento para los diferentes usos, las mismas que se encuentran

bajo la responsabilidad de Sedam Huancayo S.A., con la supervisión de la Administración Técnica del Distrito de Riego Mantaro, en su condición de autoridad de aguas. En la Tabla 3.1, se presentan las lagunas que actualmente son reguladas, siendo la laguna Huacracocha, la que aporta el 65% de la disponibilidad total.

Tabla 3-1 Lagunas reguladas en la subcuenca del río Shullcas

Laguna Lazo Huntay Asociada al nevado de Huaytapallana, labrada en las rocas metamórficas del complejo Huaytapallana, la cual recibe las aguas de deshielo del nevado Lazo Huntay, ubicada aproximadamente sobre la cota 4 655 msnm, presentando en la parte frontal acumulaciones glaciares en forma de morrenas, las que actúan como dique de cierre, en una longitud aproximada de 30,0 m. Cabe mencionar, que como medida de seguridad esta laguna anteriormente fue descargada, hasta un desnivel de 10,0 m, teniendo en cuenta que el sitio de ubicación de la laguna está relacionado con la falla activa de Huaytapallana, susceptible a procesos de deslizamientos y aluviones. Como antecedentes se puede mencionar los sismos ocurridos en Julio y Octubre de 1 969, evidenciados por desplazamientos verticales a lo largo de la traza de la falla Huaytapallana, cambios de nivel freático y colapso del muro de represamiento ubicado en la parte frontal del reservorio. Actualmente el espejo de la laguna, debido a las sucesivas descargas realizadas mayormente por motivo de seguridad, presenta niveles de agua por debajo de 10,0 m, en relación a los niveles de embalse alcanzados en 1 969 (Foto 3.1). Laguna Chuspicocha Está asociada al nevado de Huaytapallana, ubicada en la parte inferior de un escalonamiento de pequeñas lagunas, sobre rocas metamórficas del complejo Huaytapallana, la cual recibe las aguas de deshielo del nevado de Huaytapallana,

aproximadamente sobre la cota 4 645 msnm, presentando en la parte frontal acumulaciones glaciares en forma de morrenas, que actúan como dique de cierre. Igualmente, como medida de seguridad esta laguna fue descargada, abatiendo significativamente el nivel de normal de operación de la laguna, teniendo en cuenta las características sísmicas y geológicas de la zona, relacionadas con la falla activa Huaytapallana, susceptible a procesos de deslizamientos y aluviones. Como antecedentes se puede mencionar el aluvión ocurrido en diciembre de 1 990, el que llegara a arrastrar grandes volúmenes de material morrénico, ocasionando la pérdida de vidas humanas y materiales en el valle de Shullcas. La falla activa Huaytapallana, desarrolla un trazo visible en superficie, que cruza las lagunas Lazo Huntay y Chuspicocha, compuesta por dos tramos de 4,5 9,5 km de longitud, con desfasamiento vertical entre 1,5m a 2,0 m (Foto 3.1). Actualmente se observa que el espejo de la laguna, debido a las sucesivas descargas realizadas mayormente por motivo de seguridad, presenta niveles de agua por debajo de 10,0 m, en relación a los niveles de embalse alcanzados en 1 969 y 1 990 3.4 Selección de la información Las actividades técnicas científicas desarrolladas, dentro del marco del Proyecto Regional Andino de Adaptación - PRAA, ha conjugado una serie de

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Foto 3-1 Laguna Lazo Huntay y Chuspicocha. Fuente: Villanueva, 2011

aspectos técnicos administrativos que ha permitido generar una base de datos solidad y representativa para la zona.

3.4.1Cartografíaydatoshidrometeorológicos

Esta referida a la información cartográfica en formato digital y a escala 1/100 000 del Perú; que fue utilizada como línea base; para desarrollar las delimitaciones y cálculos de los parámetros fisiográficos de las cuencas con aporte glaciar. Esta base cartográfica, trabajada, procesada y

convertida en base de datos espacial y temporal, será la base para la generación de los mapas temáticos, en los cuales se representaron las caracterizaciones de cada una de las variables que gobierna en ciclo hidrológico (precipitación, temperatura y caudal). La red hidrometeorológica utilizada en el presente estudio, se detalla en la Tabla 3.2 y 3.3, en él se indica la ubicación geográfica de la red; así como su distribución espacial en la Figura 3.10. La red, está conformada por las estaciones que se encuentran operativas, clausuradas y paralizadas, las cuales están compuesta por:

Tabla 3-2 Estaciones pluviométricas seleccionadas cuenca del río Mantaro – subcuenca del río Shullcas.

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Tabla 3-3 Estaciones pluviométricas seleccionadas cuenca del río Mantaro – subcuenca del río Shullcas

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

La información corresponde a 84 estaciones distribuidas de manera heterogénea sobre la cuenca. En la Figura 3.10, se muestra la distribución espacial de las estaciones seleccionadas, que en general cuentan con un periodo de información

que varía entre 1964 hasta el 2007. Se ha realizado una priorización de la parte media de la cuenca del río Mantaro a fin de que permita obtener una buena caracterización del régimen pluviométrico de la subcuenca del río Shullcas.

Figura 3-10 Estaciones pluviométricas – cuenca del río Mantaro – Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Otra variable analizada es la temperatura del aire (máxima (Tmax) y mínima (Tmin) y promedio (Tm)), cuya estaciones seleccionadas se muestran en la Figura 3.11 y en la Tabla 3.4. En la Figura 3.12, se observa la distribución espacial de los datos de velocidad de viento y humedad relativa para la zona de Shullcas, de donde la

mayor cantidad de estaciones se encuentran entre 20 y 40 kilómetros al sur de la zona de estudio. En las Tablas 3.5 y 3.6, se muestra la disponibilidad de esta información de donde se observa que para las dos variables la mayor cantidad de información se encuentra entre los años 1969 y 1987 con un periodo crítico de datos desde 1988 hasta 1996.

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Figura 3-11 Estaciones con temperatura media cuenca Mantaro – Shullcas. Fuente: Elaboración propia Tabla 3-4 Estaciones con información térmica

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 3-12 Distribuciรณn Geogrรกfica de las estaciones de humedad relativa y velocidad del viento mรกs prรณximas a la subcuenca de Shullcas. Fuente: Elaboraciรณn propia

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Tabla 3-5 Estaciones con información de velocidad de viento y Humedad relativa

3.4.2 Período de análisis

Se estableció que el período de análisis este comprendido entre los años 1964 a 2009 (45 años), con el propósito de determinar cambios, variaciones drásticas o comportamientos atípicos, que nos lleve a los conceptos de variabilidad y variación climática. La variabilidad se encuentra vinculado de manera estrecha con el tiempo atmosférico, el cual no sólo es altamente dinámico sino que también evoluciona, pero siempre, dentro de un intervalo definido de como “normal”. La variación climática (Figura 3.13), se refiere a las alteraciones de los elementos del clima de una magnitud tal, que registren una inconsistencia apreciable de sus patrones promedios en un lapso de 30 años o

mayor (OMM, 1992). Ambos conceptos implican una problemática de mayor envergadura: la selección de escalas espacio-temporales que permitan, por un lado, establecer el promedio del estado del tiempo a lo largo de 30 años y por el otro, delimitar si las fluctuaciones termo-pluviométricas observadas son parte de la variabilidad natural del clima, o de la variación de éste. 3.5 Selección del punto de monitoreo hidroglaciar Dentro del marco del proyecto PRAA, uno de los objetivos es el monitoreo de glaciar, para lo cual se consideró la instalación de una estación hidrometeorológica automática, que permita medir

Tabla 3-6 Record de información de velocidad de viento y humedad relativa.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

o registrar las variaciones de las variables de: • • • •

Temperaturas b Humedad Relativa b Velocidad de viento e Radiación solar (incidente y reflejada) d

• •

Presión atmosférica Posicionamiento

c f

Cada una de estos sensores (Figura 3.14), forman parte de la estación hidrometeorológica automática que fue adquirido por la CAN.

Figura 3-13 Serie de tiempo. Fuente: Inverline.com, 2003

Cada una de estos sensores (Figura 3.14), forman parte de la estación hidrometeorológica automática que fue adquirido por la CAN.

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Figura 3-1 Componentes de la estación hidrometeorológica automática. Fuente: Elaboración propia

Para la selección del punto más adecuado para la instalación de la estación hidrometeorológicos, se contó con el apoyo de la Dirección Regional del SENAMHI en Huancayo; así como del apoyo y colaboración de CARE – Huancayo y Seda Huancayo y personal de la Unidad de Glaciología de la ANA.

Los trabajos fueron desarrollados durante Noviembre de 2010, donde las condiciones climáticas no fueron las más adecuadas, presentándose días con presencia de precipitaciones solidad y liquidas en la parte alta de la subcuenca, que impidieron desarrollar las actividades en condiciones adecuadas e ideales, tal como se aprecia en la Foto 3.2.

Foto 3-2 Acceso al nevado Huaytapallana, vía con presencia de granizo. Fuente: Elaboración propia

A pesar de las condiciones climáticas de la zona, se logró ubicar el punto de interés para la estación meteorológica, que se encuentra en la

morrena frontal al glaciar Huaytapallana y de la laguna Lazo Huntay, señalado con un punto rojo en la Foto 3.3.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Foto 3-3 Punto de la estación. Fuente: Elaboración propia

Los trabajos realizados para la instalación de la estación meteorológico automática, contempló los pasos siguientes: •

Se delimito el área mínima requerida, que según las recomendaciones de la Organización Meteorológica Mundial – OMM, son de 6 x 4 m², tal como se aprecia en la Foto 3.4.

•

Se realizó la nivelación del terrero, a fin de darle una mayor uniformidad en el plano horizontal, proceso que se realizó bajo aportes de precipitación, tal como se aprecia en la Foto 3.4.

•

Se procedió al trazado y remoción de material para el cerco perimétrico, escavando una zanja de alrededor de 0,50 x 0,50 metros, tal como se observa en la Foto 3.5.

Se inició la instalación del cerco perimétrico (postes y esquineros), tal como se aprecia en la Foto 3.5., labor que resulto de ardua operación por las condiciones reinantes en la zona y las características estructurales del suelo. Se realizó la instalación de la torre de la estación automática, los sensores de Temperatura del aire,

Humedad Relativa, Velocidad y •

dirección de viento, Panel Solar y sistemas de registro de datos, tal como se aprecia en la Foto 3.6.

Las características geográficas de la estación son las siguientes: • • •

Altitud Latitud Longitud

: : :

4684 metros -11° 52,62’ -75° 3,71’

Para la instalación de la estación hidroglaciar, se realizó un reconocimiento de la zona para ubicar la mejor sección que permitiera medir y evaluar la zona de acumulación del glaciar Lazo Huntay. Debido a las condiciones climáticas, no fue posible identificar una zona que reúna las condiciones mínimas de seguridad, tanto desde el punto de vista de la logística como del personal. La zona registra una permanente actividad turística, que ha ocasionado las pérdidas de las balizas que la Unidad de Glaciología de la ANA, habían instalado en la zona para la evaluación del comportamiento del nivel de la masa glaciar (incremento o descenso).

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Foto 3-4 Delimitación y nivelación del área para la estación meteorológica. Fuente: Elaboración propia

Foto 3-5 Excavación de zanja e instalación de cerco perimétrico. Fuente: Elaboración propia

Foto 3-6 Instalación del pozo a tierra e instalación de los cables templadores. Fuente: Elaboración propia

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Foto 3-7 Estación meteorológica automática glaciar Huaytapallana. Fuente: Elaboración propia

Por lo cual esta tarea quedo pendiente, hasta que las condiciones climáticas se mejoren y permitan realizar un reconocimiento detallado de la zona, que brinde la seguridad del caso y su fácil accesibilidad. Para la instalación del sensor hidrológico (Foto 3.8), se realizó una evaluación de la zona circundante a la laguna Lazo Huntay, cuyas aguas son utilizadas para la generación de energía hidroeléctrica, poblacional, piscicultura y agrícola, la cual es derivada a través de un canal de regulación. En la Foto 3.9, se aprecia la estructura del canal de derivación de las aguas de la laguna Lazo Huntay, que es de material de concreto. Aprovechando las condiciones hidráulicas del canal, se ubicó un punto referencial para la instalación del sensor automático de presión y una regla limnimétrica; las cuales quedaron operativas después de la calibración y validación por el personal técnico del SENAMHI y de la empresa Enviroment.

Foto 3-8 Sensores de presión (baro logger y level logger) Fuente: Enviroequip, 2011

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Foto 3-9 Instalación de los sensores de presión. Fuente: Elaboración propia

3.6 Campaña de aforo y visita a la estaciones hidrometeorológicas Dentro del marco de las actividades técnicas que se desarrollan en el proyecto PRAA, programo y ejecuto la comisión de servicio a la subcuenca del río Shullcas, la cual se llevó a cabo desde el 18 al 22 de setiembre, contándose para ellos con el apoyo de la Dirección Regional de Junín. Durante el trabajo de campo, se desarrollaron las actividades siguientes: •

Reconocimiento de la subcuenca del río Shullcas

Se realizó un reconocimiento integral de las condiciones hidrogeomorfológicas de la subcuenca del río Shullcas, con el fin de evaluar las principales características de su relieve y de las condiciones reinante en la zona, y en forma especial del sistema de la laguna de Lazo Huntay y del glaciar de Huaytapallana. En el recorrido, se observó que la subcuenca se caracteriza por presentar en su parte media y alta, cobertura vegetal conformada especialmente por pastos naturales y plantaciones de Eucalipto; así como una geodinámica muy activa en lo referente a las condiciones hidráulicas del río, tal como se aprecia en la Foto 3.10. En lo referente a la parte alta de la subcuenca de

Shullcas, se encuentra el glaciar Huaytapallana, que está en pleno proceso de retroceso observándose fuertes agrietamientos en el frente del glaciar, tal como se aprecia en la Foto 3.11. Con referencia a la laguna Lazo Huntay, se ha observado que en la zona existen tres tributarios que alimentan a la laguna y que son los aportes que vienen del glaciar; debido a su retroceso permanente que se bien dando producto del cambio climático. También se ha observado que uno de los tributarios de la laguna, viene aportando con material en suspensión contribuyendo de esta manera a un proceso de colmatación, como se presenta en la Foto 3.12. Otro de los aspectos importantes que se ha observado en la zona, es que hay una fuerte actividad antrópica, originado por las creencias populares de brindar un pago a la Mama Pacha. En la ruta se pudo apreciar que se vienen realizando trabajos de obras civiles, como son la construcción de puentes de concretos, los cuales tenían como peculiaridad que mantienen el mismo tipo y modelo a lo largo de los diferentes puntos de cruce de la carretera con el río, como se aprecia en la Foto 3.12.

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Foto 3-10 Características del relieve y de la cobertura vegetal de la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Foto 3-11 Características y aspectos generales de la condición del glaciar y de la laguna Lazo Huntay. Fuente: Elaboración propia

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Foto 3-12 Estructura hidráulicas y limpieza de la red vial. Fuente: Elaboración propia

Además, se han observado trabajos de limpieza de la red vial, la cual se caracteriza por ser afirmada y que expuesta permanentemente a todo tipo de deslizamientos, así como aportes de agua de los canales que no tienes ningún tipo de control. En la subcuenca, también se observó los procesos de adecuación e intervención que se vienen desarrollando como medidas de adaptación al tema de cambio climático, generada por el proyecto PRAA, en coordinación con los actores locales. Entre estas medidas podemos mencionar las siguientes: Zanjas de infiltración En la zona se aprecia, los trabajos desarrollado en el tema de zanjas de infiltración, cuya función principal es incrementar el proceso de la recarga de los acuífero a través de la captación de los aportes de la precipitación por zanjas de infiltración, que además evitan la erosión hídrica y minimizan el proceso de escurrimiento superficial. Durante el recorrido por la parte media y alta de la subcuenca, se ha observado la construcción de zanjas de infiltración las cuales corren a lo largo

de la línea de curva de nivel, tal como se aprecia en la Foto 3.13. Estas zanjas de infiltración, se caracterizan por estar trazada a los largo de las laderas, con dimensiones 0,30 x 0.40 x 2,0 metros, separadas una distancia equidistante de 2,0 metros entre ellas. Reforestación Otro de los programas que se han desarrollado, es el de reforestación, observándose en la parte media de la subcuenca, las parcelas destinadas para esta actividad y que actualmente se encuentran con platones adaptándose a las condiciones climáticas de la zona, tal como se aprecia en la Foto 3.14. Visita a las estaciones hidrometeorológicas En este trabajo de campo, se ha logrado realizar una vista a las estaciones meteorológicas e hidrológicas instaladas en la parte media y alta de la subcuenca del río Shullcas, entra las cuales tenemos:

Foto 3-13 Zanjas de infiltración para media y alta de la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Foto 3-14 Plantones en Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Visita a las estaciones hidrometeorológicas

Estación hidrológica de Lazo Huntay

En este trabajo de campo, se ha logrado realizar una vista a las estaciones meteorológicas e hidrológicas instaladas en la parte media y alta de la subcuenca del río Shullcas, entra las cuales tenemos:

Esta estación está ubicada en el canal de desfogue de la laguna Lazo Huntay, en su margen derecha e izquierda y consta de:

Estación hidrológica de Shullcas Esta estación está ubicada en la parte media de la subcuenca, y registra la variación de los niveles del río Shullcas. Se encuentra instalada en la margen izquierda del río y cuenta con el instrumental siguiente (Foto 3.15): • •

Regla limnimétrica de 2 metros Estructura limnigráfica (tubo y caseta)

Esta estación registra en forma integral el aporte del escurrimiento que se genera por acción del aporte de precipitación y el derretimiento del glaciar.

• • •

Sensores automáticos de presión Regla limnimétrica de 1 metro Estructura metálica que b rinda seguridad a los sensores

Esta estación fue instalada en el marco del proyecto, con la finalidad de registrar los aportes de la laguna hacia el río Shullcas, cuyas aguas son utilizadas para la generación de energía hidroeléctrica y abastecimiento poblacional básicamente. Al momento de la visita, la estación hidrológica automática y limnimétrica, no estaba operando; debido a que el canal no transportaba agua, por estar las compuertas cerradas, tal como se aprecian en la Foto 3.16.

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Foto 3-15 Estación hidrológica de Shullcas.Fuente: Elaboración propia

Foto 3-16 Estaciones hidrológicas en el canal de la laguna Lazo Huntay.

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Estación meteorológica de Lazo Huntay Está ubicada al costado del canal de desfogue, margen derecha sobre un montículo de tierra, tal como se aprecia en la Foto 3.17, donde se observa además, cada uno de los sensores automáticos, cuya función es registrar información de las variables: Radiación Solar, Velocidad de viento, Temperatura, Precipitación, Humedad Relativa y Posicionamiento Geográfico Satelital. Al momento de la visita, se apreció la correcta operación y funcionamiento de cada uno de los sensores, a través del análisis y consulta realizado a través del software instalado y operado por el ingeniero Mario Bravo de la Dirección Regional de Junín. Es importante resaltar que la estación cuenta con

una segunda enmallado de protección, la cual estuvo a cargo de la empresa Sedam Huancayo, quien además ha puesto un personal técnicos permanente en la zona para que haga las labores de brindar seguridad a la estación, para lo cual estarna construyendo una caseta de guardiana y refugio para el personal. Durante la visita, se pudo apreciar en la zona, las condiciones y característica del glaciar Huaytapallana; así como la vía de acceso a la zona, la cual de cierta manera brinda seguridad en su trayectoria. Con referencia al glaciar, se escuchó como se iban formando las grietas en el macizo de hielo, el cual inexorablemente viene registrando un permanente proceso de retroceso, por el incremento de la temperatura del aire.

Foto 3-17 Estación meteorológica automática en el glaciar Huaytapallana. Fuente: Elaboración propia

Campaña de aforo Durante la comisión de servicios a la subcuenca del río Shullcas, se realizó una campaña de aforos, cuyo objetivo fue la caracterización de la disponibilidad hídrica generada en la cuenca a través del aporte de sus diferentes tributarios. Para esta tarea, se ha utilizado los correntómetros

marca OTT y SEBA, tal como se muestran en la Foto 3.18; los cuales fueron utilizados para realizar los aforos por vadeo, permitiendo de esta manera generar la información de referentes a las variables siguientes: • •

Profundidad de la sección Revoluciones de la corriente de agua por unidad de tiempo

Proyecto PRAA

Foto 3-18 Corrent贸metro OTT y Seba, para aforo por vadeo.

Foto 3-19 Aforos por vadeo, en diferentes puntos de la subcuenca. Fuente: Elaboraci贸n propia

Disponibilidad h铆drica actual y futura en la subcuenca del r铆o Shullcas

Las diferencias entre estos equipo, es básicamente en el tipo de material, que son utilizados para el diseño de las hélices. Ambos cumplen su función de generar información, ajustándose a las condiciones geomorfológicas del cauce del río. En la Foto 3.19, se aprecia los aforos desarrollado en los diferentes puntos seleccionado a los largo del cauce del río , desde su naciente en la laguna Lazo Huntay, hasta la estación hidrológica de Shullcas, así como los tributarios que contribuyen

al escurrimiento superficial de la subcuenca. Esta actividad, ha permitido cuantificar en un primer escenario el flujo de escurrimiento superficial que se genera y transita por el cauce del río desde su naciente hasta la misma estación hidrológica integradora de Shullcas. En la Tabla 3.3, se muestra los valores del volumen de agua por unidad de tiempo obtenido en dicha campaña, observándose una cierta peculiaridad en el comportamiento hídrico, siendo necesarios realizar otras mediciones en los mismos puntos de control.

Tabla 3-3 Resultados de los aforos realizados en la subcuenca del río Shullcas

Es importante indicar aquí, que en cada uno de los puntos seleccionados para los aforos, se ha dejado marcado y señalizado las cotas referenciales de alturas de mira (Figura 3.15); esto se realizó con el

fin de que los trabajos subsiguientes a desarrollarse por la Dirección Regional de Junín, estén anidados a estos puntos de control y poder así construir las curvas altura gasto para cada una de las estaciones.

FIGURA 3-15 Esquema de ubicación de los puntos de control hidrométrico.

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Realizando los análisis de la distribución espacial de las variables de caudal velocidad de agua de la corriente y del área de la sección transversal, se ha observado que el comportamiento de los principales tributarios del río Shullcas, se agrupan

bajo un mismo comportamiento representado por la elipse rojo más grande; mientras que en la elipse más pequeña, se tiene el comportamiento del río principal, tal como se aprecia en la Figura 3.16.

FIGURA 3-16 Relación espacial y temporal de las variables hidráulicas de aforo (Caudal, Velocidad y Área).

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Determinación de la curva altura gasto

Estación Huaytapallana y Tinco

Con los aforros realizados en campo, a través de la campaña de aforo, se procedió a la determinación de las curvas altura gastos para cada una de las estaciones seleccionadas, obteniendo los resultados siguientes:

Del análisis realizado a los datos de aforos para esta estación, se han determinado relaciones matemáticas entre las variables de: Nivel de agua, Caudal, Velocidad media y área de la sección transversal, las cuales son representadas a través de las Figuras 3.17 y 3.18 respectivamente.

FIGURA 3-17 Curva Altura Gasto - estación Qda. Huaytapallana. Fuente: Elaboración propia

FIGURA 3-18 Curva Altura Gasto para la estación de Tinco. Fuente: Elaboración propia

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Punto de ingreso de agua a la laguna Lazo Huntay Durante la comisión de servicio, se realizó

una identificación de los puntos de aporte de agua proveniente del glaciar a la laguna Lazo Huntay, tal como se observa en la Foto 3.20.

Foto 3-20 Vista de la laguna Lazo Huntay y los puntos de ingreso de agua. Fuente: Elaboración propia

En la Tabla 3.4, se muestran los puntos de control identificado durante el recorrido a lo largo de la laguna, con el fin de identificar los accesos de

agua, provenientes del glaciar Huaytapallana. En el proceso, se lograron señalizar un total de 5 puntos de entrada de agua al sistema.

Tabla 3-4 Punto de ingreso de agua a la laguna Lazo Huntay

3.7 Equipamiento Los equipos hidrológicos, utilizados en las diferentes campañas de aforo, están constituidos por:

• • • • •

• •

Correntómetro AOTT y accesorios Micro correntómetro AOTT y accesorios, para aforo por suspensión y vadeo Multiparámetro (pH, DBO, Contómetro digital

GPS GARMIN Altímetro Cámara fotográfica digital Unidad móvil equipada para la zona Botellas plásticas para toma de muestra de agua Celular con salida RPM Distanciometro

En la Foto 3.21, se muestran los equipos digitales utilizados para medir cada uno de los

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

parámetros hidrológicos e hidráulicos de los ríos seleccionados, durante los trabajos de campo

que se han desarrollado en diferentes periodos de tiempo.

Foto 3-21 Equipos hidrológicos utilizados en la evaluación de campos. Fuente: Elaboración propia

3.8 Conclusiones Durante el reconocimiento a la subcuenca, se ha observado los trabajos realizados dentro del marco de adaptación, ante el cambio climático, como son: • • •

•

Reforestación en la parte media de la subcuenca Zanjas de infiltración en la parte media y alta de la subcuenca Se han determinado y seleccionados 6 puntos de control hidrométrico, para el desarrollo de las campañas de aforo a los largo del río Shullcas. De la campaña de aforo se logrado determinar el flujo de escurrimiento superficial que genera la subcuenca en el río principal y tributario, teniéndose los valores que se muestran en la Tabla 3.5. Se ha podido observar e identificar que los

aportes de agua a la laguna Lazo Huntay, son 5 los cuales contribuyen con agua provenientes del glaciar Huaytapallana. •

Se ha identificado que dos de los puntos de aporte de agua a la laguna, contribuyen además con carga de sedimento, producido por el acarreo de material en suspensión y de fondo.

•

La estación limnimétrica, instalada en el canal de desfogue de la laguna, no venía operando por encontrase las compuertas cerradas.

•

La estación automática, viene operando en perfectas condiciones y se le viene brindando la seguridad del caso a través de SEDAM – HUANCAYO.

3.8. Recomendaciones. •

Se debería fortalecer la red de puntos de control de aforo con reglas limnimétricas, a

Proyecto PRAA

fin de contar con información medida; que permita realizar una adecuada estimación de la variable escorrentía superficial. Así mismo, instalar sobre el embalse cotas referenciales complementariamente a la batimetría del mismo.

•

Tabla 3-5 Valores de la campaña de aforo en el río Shullcas.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Sería importante dotar de una antena satelital a la estación automática Huaytapallana con la finalidad de contar con la información climática en tiempo real, con el fin de ir fortaleciendo la red de monitoreo y pronóstico de la subcuenca del Shullcas.

Capítulo 4. DISPONIBILIDAD HÍDRICA SUPERFICIAL

Para la determinación de la disponibilidad hídrica superficial, de la zona de estudio, la cual está comprendida entre las subcuencas de los ríos Aobamba Santa Teresa y Sacsara, se ha considerado dos fases dentro de los procesos metodológicos a seguir. 4.1 Metodología El desarrollo del estudio, está estructurado en una fase de gabinete y una fase de campo, las que se interrelacionan entre sí; de tal manera que nos permita esquematizar el sistema hidrológico de la zona de estudio, comprendiendo su funcionamiento a nivel espacial y temporal.

4.1.1 Fase de campo

•

• •

Tiene como función principal, generar información hidrológica de la zona de estudio, a través de las campañas de aforo planificadas y recopilación de información agregada que permita ampliar los criterios de análisis y ajuste de los resultados obtenidos en el área de gabinete. Para ello, se consideró importante ejecutar el programa siguiente: • •

• •

•

Selección de los puntos de control hidrométrico, en las subcuencas con aporte glaciar, en la parte más alta. Permitirá, seleccionar los puntos de control, más adecuado para evaluar el escurrimiento superficial, que generan los glaciares al experimentar los impactos del cambio climático. Campaña de aforo por vadeo, en cada uno de los puntos identificado para control hidrométrico. Es el eje principal de esta fase de campo, pues tendrá la misión de realizar las actividades de hidrometría, generando mediciones tanto las variables hidrológicas, hidráulicas y meteorológicas. Reconocimiento integral de la hidrogeomorfología de las cuencas en estudio.

Nos dará una idea general, de las características físicas de las cuencas y su relación con el ciclo hidrológico; así como, permitir realizar con pleno conocimiento de la cuenca, los ajustes a los resultados preliminares en la fase de gabinete. Esquematizar el sistema hidro-glaciar de las cuencas. Tener una idea clara de sistema hidrológico que se está evaluando, identificación de cada uno de loa variables, parámetros y componentes que están estrechamente relacionados con el recurso hídrico así como la parte social. Visita y recopilación de información hidrometeorológica. Debido a que en la zona, existen estaciones de propósitos específicos, se realizaron coordinaciones a fin de ver la posibilidad de contar con dicha información, así como también lograr acceder a la data de las estaciones que se encuentren muy alejadas y que demoran en ser remitidas al a sede central. Además, de corroborar la correcta toma de la data y la operatividad de los instrumentos utilizados 4.1.2 Fase de gabinete

Comprende básicamente, la fase de recopilación de la información hidrológica y meteorológica, tanto de la red de estaciones convencionales y automáticas con que cuenta el SENAMHI, así como de las registradas en la fase de campo. Para poder explicar el comportamiento hidrológico, es necesario disponer de datos confiables. Hasta el momento los errores del banco de datos dificultaban la ejecución de estos estudios. Es necesario entonces, en primer momento, criticar y homogeneizar las series pluviométricas anuales y completarlas a nivel mensual. Con el fin de evaluar el volumen de la información, conservando una buena imagen de la variabilidad de la lluvia, delimitaremos zonas pluviométricas homogéneas al interior de las cuales las series pluviométricas son pseudo-proporcionales.

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Buscaremos luego, un índice representativo de la variabilidad de la lluvia de esas zonas. Estos índices podrán ser utilizados para el estudio de la distribución espacial de las precipitaciones lÍquidas. Un paso importante para el proceso de crítica y regionalización pluviométrica es la determinación del método a utilizar; Rossell (1997) realizó dentro del estudio “Régionalisation de l’influence du Niño sur les précipitations de l’Equateur” una importante comparación entre diferentes métodos, la cual es transcrita parcialmente para la elaboración de un marco teórico que permita la comprensión de esta parte. Homogeneización de las precipitaciones anuales Una serie de valores observados es de carácter aleatorio simple si todos sus valores son independientes y provienen de un tiraje de sorteo aleatorio entre una misma población estadística. El carácter aleatorio puede modificarse, según Brunet-Moret (1979): •

• •

Efecto de persistencia: los valores dependen de los antecedentes, pero la serie es estacionaria y sus parámetros de distribución no varían en el tiempo; Efecto de tendencia: la esperanza matemática de los valores observados varía en el tiempo; Efectos cíclicos o pseudo-cíclicos: la esperanza matemática de un valor varía en el tiempo, pero el valor medio de las series suficientemente largas puede considerarse como estacionario; Errores de observación y de medida: éstos afectan a uno o a varios valores de la serie. Una serie de totales anuales puede contener al mismo tiempo varios de estos tipos de efectos. Los tres primeros caracterizan la pluviometría del sitio y constituyen la organización interna de la serie Solo los errores de observación y medida o errores sistemáticos afectan la homogeneidad de la serie. La homogeneización consiste en detectar e identificar estos errores.

Las fuentes de consecuencias

heterogeneidad

Modificación del medio circundante o del sitio de medida

Por desplazamiento del instrumento: este es un caso frecuente y a menudo la estación conservará

Por modificación del medio circundante: que puede ser brusco (construcción cercana) o progresivo (crecimiento de árboles cerca del instrumento). Por cambio de la altura del instrumento: la cantidad de agua recibida por el pluviómetro varía sensiblemente, sobre todo cuando el sitio está expuesto al viento. Errores debidos al aparato •

•

Modificación de la superficie receptora por construcción, cambio o deformación: si los pluviómetros comercializados tienen una superficie receptora constante y conocida, no es lo mismo para los totalizadores de fabricación artesanal. Errores de calibración: un defecto de construcción o un error de calibración pueden producirse en el caso de los pluviógrafos.

Errores de medida •

sus

Los problemas que se presentan en una red de observación pluviométrica son muy variados. Recordemos solamente los más frecuentes: •

su nombre siguiendo los desplazamientos de su observador. Generalmente, estos desplazamientos son pequeños (del orden del kilómetro) pero en un país con tanto relieve, un desplazamiento de 500 m. puede modificar sensiblemente la exposición del instrumento o su altitud y provocar así grandes diferencias en la serie de observaciones.

•

A nivel de la probeta o de la regleta: la confusión de probeta es un caso típico. Como ejemplo se puede citar un caso típico, anteriormente se acostumbraba la utilización de pluviómetros de 100 cm² con la probeta en vidrio correspondiente. Una vez rota ésta, el observador podía recibir una nueva en plástico, pero calibrada por un pluviómetro de 200 cm². En este caso, las medidas posteriores al cambio sobrestimaron en 50% la altura real de la lluvias. Este error, generalmente es detectado fácilmente, pero puede ser también confundido con un cambio de sitio, especialmente en las regiones montañosas donde existen fuertes gradientes de precipitaciones. Otro caso difícil de detectar se presenta cuando el observador dispone, por “seguridad”, de dos probetas (evidentemente diferentes) y las utiliza alternadamente. A nivel de registro: por falta de tinta, errores de datos, anotación errónea de las alturas medidas, errores de transcripción, etc.

Errores de transmisión •

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Pérdida del correo o mal funcionamiento de

los sistemas de transmisión (radio, teléfono etc.). Errores durante el archivo y la publicación Durante la recopilación y la transcripción de los datos brutos, pueden producirse errores de copia o de digitación y por tanto los anuarios publicados pueden contener estos errores (olvido de datos, errores de estaciones, etc.). Según su naturaleza, los errores sistemáticos tienen consecuencias diferentes. Una inversión de probeta es un caso muy frecuente y necesita generalmente pocos años para ser detectado si no hay utilización simultánea de varias probetas. Cuando se conoce la fecha del cambio, es posible reconstituir los totales anuales, mensuales y hasta diarios. Un cambio en el medio circundante del pluviómetro se detecta si se dispone de largas series homogéneas antes y después del cambio. Mientras el cambio es más marcado, menos años serán necesarios para detectarlo. La experiencia indica que, en este caso, se puede corregir los totales anuales y mensuales para homogeneizar la serie pero es imposible corregir los datos diarios. En el caso de desplazamientos frecuentes del instrumento o de otras causas producen el mismo efecto, las heterogeneidades no podrán ser detectadas y ninguna corrección podrá ser realizada. Selección del método de crítica de datos Estas numerosas fuentes de heterogeneidad indican la necesidad de un control riguroso de los datos pluviométricos. En general, un desplazamiento del pluviómetro coincide con un cambio de observador y la confusión de probetas se produce luego de una interrupción de las medidas. Un buen seguimiento histórico indicando los cambios de sitio, de observadores, de aparatos de medida y del medio circundante, y una verificación frecuente de dimensiones del pluviómetro y de las probetas, permitiría resolver la mayoría de los problemas. Desgraciadamente, si los inspectores conocen los detalles de la vida de una estación, éstos Figuran raramente por escrito y la desaparición de las “personas que conocen”, hace igual desaparecer la información. Una parte del historial puede ser reconstruida a partir de documentos originales enviados por los observadores o a partir de

algunos informes de las misiones realizadas por los inspectores. Pero esto generalmente es insuficiente, de ahí la necesidad de efectuar pruebas de homogeneidad de los datos anuales y mensuales complementada por una verificación en el terreno. Existen numerosas pruebas estadísticas: pruebas de signos, de correlación serial de Wald, de Wolfowitz y Anderson, de puntos de fase, de correlación de rango de Mann y Sperman, de Fisher-Yates, etc. Estas pruebas solamente pueden demostrar el carácter aleatorio de una serie de variables independientes, lo que implica la hipótesis de la inexistencia de una organización interna de la muestra observada. Desgraciadamente, la mayoría de las series pluviométricas anuales no tienen una organización interna. Estas pruebas se concibieron para comparar una parte de la muestra con el resto, es necesario entonces, determinar con anterioridad el corte entre las series homogéneas. Variando las series de valores se podría encontrar la fecha más probable de la ruptura a condición de que ésta sea única. Pero en casos complejos de varias rupturas, estas pruebas no pueden hacer la diferencia entre los errores sistemáticos y una organización interna de la serie, pues no han sido elaborados para ello. Prueba de simple acumulación El principio es bastante simple. Consiste en colocar en la abscisa el número de años omitiendo los valores faltantes, y en las ordenadas la suma de Xi/Xm, donde Xi representa las precipitaciones anuales y Xm la pluviometría media de todos los años utilizados. En el caso de una serie cronológica de carácter aleatorio simple, el gráfico de simple acumulación oscilará alrededor de una recta pasando por el origen. Si la serie es afectada por uno o varios efectos enumerados anteriormente, el gráfico presentará uno o varios cambios de pendiente. El gráfico de simple acumulación permite encontrar todos los períodos durante los cuales la media ha sido perturbada. Si las pruebas de simple acumulación son más eficaces que las otras pruebas estadísticas para la búsqueda de errores, éstas no aportan criterios verdaderamente objetivos en lo que concierne a la homogeneización de datos pluviométricos. A menudo es imposible distinguir con certeza a partir de una sola serie de datos los errores sistemáticos de un cambio de tendencia climática bien marcada. Felizmente, en el estudio de las precipitaciones, se dispone generalmente de varias estaciones

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situadas en una misma región. •

Pruebas de doble acumulación

Suponemos la existencia de zonas climáticas en el interior de las cuales se dispone de varias estaciones cuyas series están vinculadas por coeficientes de correlación lineal significativamente positivos. Situadas en una misma zona climática, las estaciones son sometidas a los mismos efectos de persistencia, de tendencia, o pseudo-ciclos. Los coeficientes de variación son entonces, similares y los totales pluviométricos anuales son pseudoproporcionales. Para un año i, las precipitaciones anuales Xi y Yi de dos estaciones X y Y de la misma zona están unidas por la siguiente relación: Xi/Xm = Yi/Ym + ei. (I) Xm y Ym corresponden a las medias interanuales de dos estaciones. ei es un término aleatorio independiente de Xi y de Yi, cuya esperanza matemática es igual a cero y varianza es tanto más pequeña que el coeficiente de correlación lineal entre las dos estaciones es más fuerte. El principio consiste en llevar en abscisa la suma de Xi/Xm, y en ordenada la suma de Yi/Ym. Cuando las estaciones están suficientemente próximas para pertenecer a una misma tendencia climática, la relación lineal existente entre las dos sumas acumuladas será independiente de eventuales fluctuaciones climáticas, y únicamente alterada por factores aleatorios cuando los datos son homogéneos. En este caso, toda modificación de la pendiente del gráfico corresponderá a errores sistemáticos, y el cambio de pendiente corresponderá a la variación de la media. Para utilizar este método, es necesario primero, determinar de manera empírica los grupos de estaciones que pertenecen a una misma zona climática. Para esto se necesita tomar en cuenta las distancias entre las estaciones, efectos del relieve, tipo de régimen de las lluvias, etc. El tamaño de una zona climática se restringe si se disminuye el intervalo de tiempo, o si se exige una pseudoproporcionalidad más fuerte. Luego, al interior de los grupos se compara cada una de las estaciones con las otras, lo que significa que para un grupo de m estaciones, el número de doble acumulación alcanza m (m-1)/2, sea 45 doble acumulación para un grupo de diez estaciones (190 para 20, etc.)

(que se la llama estación de base). Comparando las estaciones vecinas a estas estaciones de base efectuando las correcciones necesarias para cada cambio de pendiente, es posible determinar otras estaciones de base y avanzar así, verificando lentamente cada diagnóstico por comparación con todas las estaciones de base. Operando minuciosamente de esta manera, se puede lograr diagnósticos justos y generalmente confirmados en el terreno o por la historia de la estación. Esta metodología fue utilizada en numerosos países y numerosos hidrólogos han probado su eficacia. Sin embargo, no siempre es posible encontrar desde el principio estaciones de base y en ese caso, la interferencia entre los errores provenientes de estaciones diferentes puede ocasionar dificultad en la selección de criterios de corrección realmente objetivos. Es también frecuente disponer de estaciones de base que tienen períodos de observación incompletas. Será, entonces interesante disponer de una variable de referencia o vector regional sin años incompletos, construido a partir de estaciones situadas en una misma zona climática. La simple comparación de una estación a este vector de referencia elaborado en condiciones óptimas, permitirá concluir, sin tener que pasar por toda una serie de deducciones que llevan rápidamente a confusiones cuando aumenta el número de estaciones a tratar. El vector regional Condiciones de elaboración La elaboración del vector deberá ajustarse a la hipótesis de pseudo-proporcionalidad de los totales anuales en un espacio dado y tomar en cuenta algunas consideraciones complementarias: • • •

•

La mejor manera de utilizar la doble acumulación es la de seleccionar, en una zona climática determinada, algunas estaciones que tengan largas series, donde se asegura la homogeneidad

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Su construcción no debe exigir hipótesis preliminares en la distribución de totales pluviométricos anuales. Para un año determinado, el total anual de una sola estación no puede servir, a priori, de valor de referencia, Se supone que en el conjunto de datos, existe un valor estimativo de la tendencia climática regional, más representativa que la información parcial de cada una de las estaciones. La construcción del vector debe ser concebida de manera de que toda la información disponible sea utilizada sin que los datos erróneos tengan una influencia sensible en el resultado. Las estaciones con las duraciones de registros muy cortos (menos de 5 años) no serán eliminadas, pues sus datos pueden contribuir a la construcción de un componente

anual del vector. Análisis de la matriz de datos El conjunto de los totales anuales constituye una matriz A donde las columnas representan las estaciones y las filas los años. Los m datos obtenidos durante un año i representan las coordenadas de un vector (lluvia) anual en el espacio de las estaciones. Si la pseudoproporcionalidad era estricta, los n vectores constituían un conjunto de vectores colineales y la matriz podía ser reemplazada por una matriz degenerada. En realidad, los datos reales no siguen este modelo teórico ya que cada estación tiene fluctuaciones aleatorias, la matriz de datos A puede ser considerada igual a la suma de dos matrices: A = B + E, B representa la información teórica buscada y E las perturbaciones aleatorias. Construcción de un vector por la media aritmética Una de las posibilidades es calcular para cada año un elemento del vector utilizando la media aritmética de todos los totales observados en el transcurso de este año. En caso de homogeneidad previa de todos los datos y de distribución normal, esta media corresponde efectivamente a un parámetro de tendencia central. Pero, las variables se alejan a menudo de una distribución normal sea a causa del número reducido de datos, lo que da lugar a las distribuciones asimétricas; sea por la existencia de series cronológicas heterogéneas regidas por distribuciones plurimodales; sea por la presencia de valores extremos que alteran el cálculo de la media (contaminación de la media por los valores extremos). El vector Hiez Una buena estimación del valor central es el valor modal, pero no existe método simple para su cálculo. En el caso de numerosos datos, podríamos agruparlos por clases y tomar como valor modal el punto central de la clase de más grande frecuencia. Si esto no es el caso, será difícil encontrar los valores modales. Hiez (1977) elaboró un método original de tratamiento filas-columnas de la matriz de datos. La rapidez de convergencia del algoritmo depende de la calidad de los datos. La ausencia de valores no influye en el tratamiento a condición de tener por lo menos tres valores por fila y por columna, pero la estimación del vector será mejor si los datos son numerosos. Una vez construido el vector, las estaciones son comparadas con el vector por doble acumulación,

esta comparación no está hecha en los valores medios, pero si en los valores más frecuentes. El vector de índices anuales de precipitación Brunet-Moret (1979) consideró que una zona climática puede estar representada por un vector cuya esperanza matemática es igual a 1. La ecuación A = B + E se puede escribir: Xij/Xmj = Zi + eij (II) Donde: Xij Xmj Zi eij

total anual de la estación j para el año i es la media de las Xij es el componente del vector del año i es la fluctuación aleatoria del año i de la estación j, la esperanza matemática de ej es igual a 0.

La matriz A (n, m) se compone de las precipitaciones de m estaciones durante n años, es en la mayoría de los casos incompleta. Con el fin de determinar cada Xmj y Zi, el algoritmo de cálculo consiste en minimizar la ecuación:

(III) Si existe p estaciones observadas en el año i, derivando por Zi se obtiene n ecuaciones:

(IV)

Reemplazando en la fórmula los valores de Zi así calculados y derivando por 1/Xmj, se obtiene un sistema de m ecuaciones con m incógnitas en 1/ Xmj. La solución del sistema permite encontrar Xmj y los diferentes componentes de Zj. Este método (Brunet-Moret, 1979), del cual acabamos de mencionar el principio, permite dar el mismo peso a los diferentes valores observados. Se supone que para cada año y en cada estación los valores falsos son minoritarios. Una primera iteración con los elementos originales de A, da una primera serie de valores. Si un elemento Xij/Xmj está fuera de un intervalo dado, Xij es reemplazado por Xmj. Zi. Las iteraciones sucesivas permiten rápidamente eliminar estos valores absurdos. Los límites del intervalo dependen de la varianza de e. Después de varios ensayos en el corredor interandino y en la costa del Ecuador, Le Goulven y al (1988) decidieron tomar 0,7 y 1,5 como valores

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delimitando el intervalo de comparación. Estas cantidades son similares a 2/π y a π/2, valores debido a los errores más frecuentes entre las probetas y los pluviómetros. Para un grupo homogéneo, podemos considerar que el valor Zi que toma el vector cada año es igual a la media de las anomalías del conjunto de las estaciones del grupo de aquel año. El vector tiene por definición una media igual a uno para todo el período. Un valor anual del vector de 1,2 significará que se lo ha observado en media de las precipitaciones excedentarias del 20% en el conjunto de los pluviómetros de aquel año. Estimación de la precipitación media areal Para evaluar la precipitación caída en una zona de la superficie terrestre, es indispensable basarse en valores puntuales. Para determinar la precipitación media de la cuenca se puede realizar por los métodos: • • •

Promedio aritmético Polígono de Thiessen Isoyetas

Goméz 1987, el método más preciso de evaluar la precipitación espacial es el de Isoyetas; obtenidos los valores puntuales de precipitación en todas las estaciones seleccionadas de la cuenca, se procedió a plotear en un mapa las estaciones y sus cantidades de lluvia, luego se interpola para obtener isolíneas de igual valor pluviométrico en la cuenca y subcuencas respectivas. Este método nos permite estimar la variación paulatina de las precipitaciones en el espacio, aún en zonas montañosas.

Análisis de temperatura Aquí se realizará un estudio integral de las temperaturas a nivel anual y mensual, considerando los valores medios. La información seleccionada para tal fin, corresponde a las estaciones Climatológicas Ordinarias, principales y sinópticas ubicadas en todo el territorio nacional. Tal como se muestra en la Tabla A.2. Con dicha información, es analizada con el fin de determinar su confiabilidad y representatividad, este proceso es desarrollado en las tres vertientes hidrográficas, con el fin de conocer el comportamiento y distribución espacial y temporal. En cada uno de los grupos se realiza un análisis primario, a fin de detectar errores sistemáticos y de observación, para luego proceder al consistenciado, completación y extensión de la serie de datos, que nos permita homogenizar el período de estudio (1969 – 2006). El análisis de la variabilidad térmica con la altitud, se desarrolla con el fin de patrón de comportamiento que experimenta esta variable en función de la altitud y, de esta manera generar valores de temperatura en puntos donde no se registra esta variable. Finalmente se determinará los valores medios mensuales de la temperatura, en cada uno de los puntos seleccionados, permitiendo representar esta variable a nivel espacial. •

Determinación de la temperatura a nivel mensual

La precipitación promedio sobre el área de la cuenca se evalúa ponderando la precipitación entre isoyetas sucesivas por el área total de la cenca, relación que se expresa por la siguiente expresión:

Analizada la información a nivel mensual y anual, se pasó a completar la serie de datos mensuales, para lo cual se procedió de la misma forma que en el análisis de la precipitación, determinándose los diferentes factores de corrección, mediante los cuales se determinarán los valores de las temperaturas medias mensuales.

Estimación de la evapotranspiración

(V)

Donde: Pm AP AT

= = =

Precipitación media de la cuenca área parcial entre isoyetas área total de la cuenca

Para la interpolación de los valores puntuales se

utilizó la ayuda del software Surfer 7.0.

El compendio de la evaporación desde el suelo y la transpiración de las plantas se denomina EVAPOTRANSPIRACION, y está gobernada por: • • •

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Factores meteorológicos Factor suelo Factor planta

Evapotranspiración potencial (ETP): es la máxima evapotranspiración posible bajos las condiciones existentes, cuando el suelo está abundantemente provisto de agua (colmada su capacidad de campo) y cubierto con una cobertura vegetal completa. Este parámetro se calcula. Evapotranspiración real (ETR): es la evapotranspiración que ocurre en condiciones reales, teniendo en cuenta que no siempre la cobertura vegetal es completa ni el suelo se encuentra en estado de saturación. Este valor se mide, si bien hay fórmulas que permiten evaluarlo. Procedimientos para estimar la ETP: La pérdida de agua desde la tierra hacia la atmósfera, por medio de la transpiración de la vegetación y de la evaporación directa, constituye una parte importante del problema del balance de agua. Sin embargo, la medición directa de esos factores resulta ser extremadamente dificultosa, y es precisamente esta dificultad la que ha llevado a desarrollar un número de fórmulas tendientes a estimar la pérdida de agua, directamente de los datos meteorológicos. Así, numerosos científicos de todo el mundo, han trabajado sobre este tema aportando un sinnúmero de fórmulas matemáticas: Penman-Inglaterra-1948, Thornthwaite-EEUU-1948, Turk-Francia-1954, Sharov-Rusia-1959, Blankey y Criddle-1950, Papadakis-Argentina-1961, etc. Todas estas fórmulas pueden ser agrupadas en 3 categorías principales: 1. Aquellas que involucran el flujo de vapor de agua. 2. Aquellas que utilizan el balance de calor de la superficie evapotranspirante. 3. Aquellas que usan una relación empírica determinada entre la ET y uno o más parámetros meteorológicos. Ninguno de estos métodos provee una solución completamente adecuada a los problemas de evapometría dado que ninguno está libre de suposiciones, constantes arbitrarias o dificultades técnicas de observación y medición. A pesar de las deficiencias, un número de trabajadores ha sostenido que estos métodos permiten al climatólogo estimar la ET total con una mayor exactitud que lo que pueden lograr los especialistas en suelos, midiéndola. La variable evapotranspiración ha sido analizada mediante el modelo de Hargreaves-Samani

(1985), modelo que ha sido evaluado en el trabajo de Waldo Lavado, 2008 sobre Comparación de diferentes modelos de Evapotranspiración con el modelo estándar de la FAO Penman Monteith, en la cuenca amazónica peruana. El referido estudio concluye que el Modelo de Hargreaves-Samani es el que mejor se aproxima al método de Penman Monteith. Por otro lado se justifica el uso de este método en la medida que no existe información climática suficiente para aplicar el método de Penman Monteith. El modelo de Evapotranspiración de HargreavesSamani es: ETP = 0,0023*(Tm+17,8)(Tmáx-Tmín)0,5*Ra (VI) Donde: ETP (mm/día) Tm : Temperatura media (ºC) Tmáx : Temperatura máxima (ºC) Tmín : Temperatura mínima (ºC) Ra : Radiación extraterrestre (mm/día) De manera análoga al tratamiento de las variables de temperatura y precipitación se ha procesado la Evapotranspiración en grillas regulares de 0,5*0,5 km de resolución, para lo cual se ha diseñado en Excel una hoja de cálculo que permite automatizar este proceso para la estimación de esta variable en un número ilimitado de puntos en las subcuencas de estudio. El proceso se simplifica al tener ya la información espacializada de Tmáx, Tmín y Tmed de las subcuencas Para la estimación de esta variable ETR, conocida también como déficit de escurrimiento (D), se ha aplicado el método de Turc, el cual utiliza como variables de entrada la temperatura media anual y la precipitación acumulada anual, en la estimación de la evapotranspiración real acumulada anual. La ecuación de Turc para la estimación del déficit de escurrimiento anual, es de la forma:

(VII)

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Donde:

de curvas, establecida a partir de observaciones hechas en 254 cuencas situadas en todos los climas de la tierra.

P = Precipitación anual L = Coeficiente de Temperatura T = Temperatura media anual (°C) D = déficit de escurrimiento anual (mm) Esta ecuación estima la evaporación real con base en un balance de masas, en función de elementos meteorológicos simples como valores promedio de largo plazo de temperatura y de precipitación en una cuenca. Turc en 1954, adopta una familia

Para la desagregación mensual de este Déficit de escurrimiento anual se utiliza un factor mensual a partir de la ETP estimada por Hargreaves-Samani. Este factor se obtiene por el cociente entre la ETP del mes y la ETP anual y se multiplica por el Déficit de escurrimiento anual (D), estimado con método de Turc (Figura 4.1).

Figura 4-1 Modelo gráfico para el mapeo de la Evapotranspiración. Fuente: Elaboración propia

De manera similar al tratamiento de la variable temperatura se genera información de ETR en puntos grid de 0,5*0,5 km de resolución. Este proceso se ha realizado con la opción del Algebra de Mapas de ArcGis. Estimación de la disponibilidad hídrica La disponibilidad hídrica se determinará con la ecuación simplificada del Balance Hídrico Superficial, empleándose la expresión simplificada siguiente:

Finalmente nuestra expresión algebraica quedo expresada por:

(VIII)

que relaciona a las variables siguientes: P Precipitación en mm., ET Evapotranspiración en mm., Esc Representa la salida superficial de la cuenca o aportaciones de la Red Fluvial, en mm., ΔS Cambio de almacenamiento en mm.

Debido a que el estudio tiene una escala temporal, a nivel multianual, el terminó correspondiente al cambio de almacenamiento (ΔS) se considera que toma el valor de 0, debido a que la variabilidad del almacenamiento no experimenta cambios significativos a dicha escala, lo que no ocurre cuando se trabaja a escalas inferiores como son meses, semanas o días, donde esta variable si toma mayor importancia.

(IX)

cuya aplicación permitirá conocer la disponibilidad del recurso agua en la superficie integral de una región, cuenca o subcuencas, así como también su distribución espacial y temporal. Para los análisis a nivel espacial, de cada una de las variables que gobiernan el ciclo hidrológico; se ha utilizado la aplicación de modelamiento cartográfico,

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permitiendo caracterizar espacialmente el relieve, en entorno SIG. Dicha caracterización busca evaluar y establecer asociaciones entre los parámetros físicos y las variables hidroclimáticas, para lo cual se ha utilizado la herramienta Model Builder de ArcGis, que es una aplicación de programación gráfica. 4.2 Resultados El desarrollo de cada una de las aplicaciones metodológicas descritas en los ítems anteriores, ha permitido ir depurando la información y convertirla en data confiable; la cual desde un análisis regional, ha permitido caracterizar las cuencas en estudios a nivel espacial y temporal.

4.2.1 Homogenización con Hydraccess

Hydraccess a través de la función “Vector Regional” tiene implementado la metodología propuesta por Brunet-Moret y Hiez, En nuestro caso vistas la explicaciones y el limitado número de datos y estaciones se decidió utilizar el propuesto por Brunet-Moret. Esto permite realizar una crítica de datos y homogenización de estos, para lo cual se definen ciertas características especiales para la formación del Vector Regional: • • • • •

Se definen periodos de trabajos recomendables, visto el informe 1 se define como periodo el comprendido entre 1964 hasta el 2008. Se define un número mínimo de 3 valores por año para la formación del vector regional. Se define un número mínimo de 3 años en una estación para que sea tomada en cuenta para el cálculo del vector regional. Se define un valor de 0,80 de desviación como límite inferior para la formación del vector. Se define un valor de 1,25 de desviación como límite superior para la formación del vector.

Para poder determinar si la estación pertenece a una región homogénea se utiliza como primer parámetro de evaluación la correlación existente entre el índice del vector regional y el de la estación a analizar y mediante el grafico temporal de comparación entre la estación y vector regional se puede determinar los años donde la estación es perturbada en su serie por un factor de error de observación o medida. Como segundo parámetro de evaluación se tomara el sistema propio de evaluación de Hydraccess (vector regional) donde toma en cuenta varios parámetros de los índices de las estaciones como la media, desviación estándar, correlación, datos disponibles; comparados con el vector regional y asigna un valor entre 10 y 1, siendo 10 para las

estaciones perfectas y 1 para las peores. Como un parámetro de refuerzo de esta etapa de verificación se hará una revisión de las mejores estaciones mediante el análisis de doble masa, tomando como referencia el índice del vector regional. Resultados de Homogenización A fin de poder escoger las estaciones en función de su calidad, se planteó una clasificación con cinco niveles de calidad, la cual está en función a comparaciones hechas con el vector regional de la zona geográfica donde se encuentran y el propio método de control de Hydraccess: •

Muy Buena Calidad, mantiene una muy buena correlación (r²>0,75) con el vector con series largas y/o la calidad de la estación es superior a 7,5 según Hydraccess.

• Buena Calidad, estaciones que tienen una buena correlación (0,75<r²<0,6) con el vector pudiendo tener series cortas o largas y/o la calidad de la estación está en el rango de 7,5 - 6 según Hydraccess. • Aceptable calidad, las estaciones tienen una aceptable correlación (0,6<r²<0,5) con el vector pudiendo tener series cortas o largas, algunas puedas ser consideradas como de buena calidad pero presentan series demasiado cortas (solo útiles para formar el vector) y/o la calidad de la estación está en el rango de 6 - 5 según Hydraccess. • Mala calidad, las estaciones tienen una baja correlación (0,5<r²<0,4) con el vector pudiendo tener series cortas o largas y/o la calidad de la estación está en el rango de 5 - 4 según Hydraccess. • Pésima Calidad, las estaciones tienen una muy baja correlación (r²<0,4) con el vector donde se ubican pudiendo tener series cortas o largas y/o la calidad de la estación esta inferior a 4 según Hydraccess. •

Debido al poco número de estaciones existentes en la zona no se puede juzgar la estación en función al número de datos, diferentes estudios toman en cuenta la longitud de la serie para calificar la calidad (ejemplo: Espinoza, 2008; Rossell 1993; etc.). 4.2.2 Homogenización a nivel anual

La homogenización a nivel anual es el punto de

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partida de la crítica de datos, este método toma en cuenta el valor total anual de toda la seria para generar el índice del vector. Regionalización para la zona de Shullcas Se determinaron 4 regiones pluviométricas circundantes a la región de estudio: • Región 1ST, ubicada en la parte alta de la cuenca del río Urubamba en un margen de altitud que va por encima de los 4400 metros hasta su punto más alto. • Región 2ST, Ubicada en la parte media alta de la cuenca del río Apurímac margen de altitud que va por encima de los 5300 metros hasta su punto más alto. • Región 3ST, Considera la parte media alta de la cuenca del río Pampas margen de altitud que va por encima de los 4800 metros aproximadamente. • Región 4ST, considera la parte baja de la cuenca del río Pampas que va desde los 4000 metros aproximadamente hasta casi 5000 metros. En la Figura 4.2, se observa las cuatros regiones pluviométricas en las cuales se ha dividido la cuenca del río Mantaro, en función a las estaciones seleccionadas en el estudio. En dicha figura se aprecia que la cantidad de estaciones es muy limitada; sin embargo, se ha podido de acuerdo a las consideraciones contempladas lograr zonificar la región y dentro de ella la subcuenca del río Shullcas, la cual se encuentra ubicada en la Región 2. Los análisis desarrollados, para la obtención de cada una de las regiones pluviométricas son las siguientes: Región 1SH

Ubicada al norte de la cuenca de estudio, conformada por 6 estaciones de las cuales 2 no son operadas por SENAMHI, los datos de esta región están comprendidos entre 1966 hasta el 2006 con una laguna entre 1986-1991. Las estaciones con los periodos más largos son las de Pachacayo (200216) y Mantaro (200217) las cuales no son operadas por el SENAMHI, las precipitaciones promedios anuales en esta zona están ubicadas entre un rango de 650 mm hasta 700 mm aproximadamente. Las correlaciones con el vector son muy buenas. En la Figura 4.3 se puede ver el vector de esta región con todas las estaciones que lo conforman y la Figura 4.4 muestra el análisis de doble masa para esta región. Toda la información referente a este vector, se aprecia en la Tabla 4.1. Región 2SH Viene a ser la región más importante ya que dentro de esta se encuentra toda la cuenca de Shullcas, se detectaron 8 estaciones con datos fiables, de los cuales una se encuentra dentro de Shullcas (200234-Huaytapallana) la cual tiene una precipitación histórica máxima de 1147 mm/año y una mínima de 576,6 mm/año; esta estación no es operada por el SENAMHI. Las estaciones ubicadas en la región presentan una precipitación histórica máxima de 2352 mm/ año y mínima de 96,1 mm/año (valor extrema encontrado en 1992). La Figura 4.5, muestra el vector de esta región y en la Tabla 4.2 se observa la precipitación promedia anual está entre los 1282 mm y 651 mm. En la Figura 4.6, se muestra el análisis de doble masa de las estaciones de este grupo. Del grupo de estaciones analizadas, 2 estaciones de este grupo están ubicadas fuera de la cuenca del Mantaro, estos son la de Andamarca (155301) y Salcabamba (6200) ubicadas al oeste del nevado Huaytapallana.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 4-2 Regiones Pluviom茅tricas cuenca del rio Mantaro - zona de Shullcas por el VR. Fuente: Elaboraci贸n propia

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Figura 4-3 Vector regional anual para la zona 1SH. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-4 Análisis de doble masa de índices para la zona 1SH. Fuente: Elaboración propia

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Tabla 4-1 Relaci贸n de estaciones de la zona 1SH.

Figura 4-5 Vector regional anual para la zona 2SH. Fuente: Elaboraci贸n propia

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Figura 4-6 Análisis de doble masa de índices para la zona 2SH. Fuente: Elaboración propia Tabla 4-2 Relación de estaciones de la zona 2SH.

Tabla 4-3 Relación de estaciones de la zona 3SH.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 4-7 Vector regional anual para la zona 3SH. Fuente: Elaboraci贸n propia

Figura 4-8 An谩lisis de doble masa de 铆ndices para la zona 3SH. Fuente: Elaboraci贸n propia

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Figura 4-9 Vector regional anual para la zona 4SH. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-10 Análisis de doble masa de índices para la zona 4SH. Fuente: Elaboración propia Tabla 4-4 Relación de estaciones de la zona 4SH.

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Región 3SH Esta zona está ubicada al oeste de la subcuenca de Shullcas, cubre toda la zona media de la margen izquierda del río Mantaro, a pesar de cubrir este gran territorio no posee una importante cobertura de estaciones fiables, está formado sólo por 6 estaciones, el periodo de estudio de este vector abarca desde 1966 a 1986, esto o significa que todas las serie de las estaciones sean cortas. La estación con el periodo de formación del vector más largo es la de Chillicocha con 18 años, y la precipitación promedio anual para las estaciones de esta región está comprendida entre 636 mm hasta 945 mm. A pesar del vector regional obtenido, con una serie corta, este está bien definido. En la Figura 4.7, se presenta la representación de vector para esta región; y en la Figura 4.8, se muestra el análisis de doble masa. La Tabla 4.3, muestra toda la información referente a las estaciones ubicadas sobre este vector. Región 4SH Ubicado al sur de la subcuenca del río Shullcas, posee la más densa red de estaciones consideradas de buena calidad (10 en total), siendo la estación de Kichuas (200225) la más importante; con una serie de 43 años utilizados para formar el vector regional, esta estación no es operada por el SENAMHI. Las precipitaciones promedio anuales, se encuentran en un rango de 566 mm hasta 1100 mm. El vector regional obtenidos, para esta serie de datos analizados, muestra un comportamiento uniforme para el período 1962 – 1987; registrándose en 1992, un evento extremo de deficiencias de precipitaciones, para luego registrar una tendencia decreciente en los valores de los índices determinados. En la Figura 4.9, se muestra el vector regional y su relación con el comportamiento de las estaciones utilizadas para su determinación, así como en la Figura 4.10, se muestra el análisis de doble masa

realizado para detectar las anomalías, tendencias y quiebres en la serie histórica de precipitaciones, para cada una de las estaciones. En la Tabla 4.4, se aprecia toda la información referente a las estaciones ubicadas sobre este vector, observándose que en promedio la cantidad de información utilizada para los análisis del vector regional está en 700 datos, y con un coeficiente de regresión del orden de 0,80. Con el objetivo de obtener un mapa de precipitación que represente la influencia de la topografía se implementó un modelo de regresión múltiple de la forma: (X) Donde: P Bo X Y Z Α

Precipitación mensual (mm) Término independiente Longitud (km) Latitud (Km) Altitud (Km) Aspecto de la cuenca

El DEM y aspecto de la cuenca han sido re escalados a resolución de 1km, de esta forma se obtienen mapas de precipitación mensual en grillas de 1km*1km. El número de estaciones de Pp utilizados, asciende a 50 y el periodo de referencia corresponde 19702008. Esta forma de representar la precipitación, ha sido documentada por Guan (2008); para la evaluación espacial de la precipitación en zonas con topografía compleja. Los resultados del modelo indican que éste representa bien los patrones espaciales de la precipitación, pero las correlaciones encontradas por cada mes son muy bajas, tal como se presenta en la Tabla 4.5. En la Figura 4.11, se ilustra el Mapa de precipitación anual obtenido con el modelo propuesto.

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Tabla 4-5 Coeficientes y estadísticas del modelo de regresión múltiple.

Figura 4-11 Precipitación anual en la cuenca del Mantaro. Fuente: Elaboración propia

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Para corregir este Mapa de precipitación se ha generado un mapa de residuales o mapa de diferencia entre los valores del modelo y valores observados en cada punto de estación. Se interpola estos errores mediante el método de Krigging y mediante álgebra de mapas se

suma este mapa de errores al mapa inicial generado con el modelo de regresión múltiple obteniendo el mapa final corregido de las Figuras 4.12 y 4.13. El mismo procedimiento se realiza para corregir los mapas de precipitación mensual.

Figura 4-12 Interpolación del error anual PP. Fuente: Elaboración propia

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Figura 4-13 Precipitación anual corregida. Fuente: Elaboración propia

A partir de estos mapas mensuales de precipitación corregidos se corta para la cuenca del río Shullcas y se resamplea la grilla de 1 km a 500 m.

4.6. Cabe señalar que las zonas altitudinales en estas subcuencas, presentan las características altimétricas siguientes:

Caracterización de la Precipitación en la subcuenca del río Shullcas

Zona Baja 3500,0 msnm Zona Media 4000,0 msnm Zona Alta 5950,0 msnm

En base a la representación espacializada regional de la precipitación en la subcuenca, se ha estimado el comportamiento mensual de esta variable por rangos de altitud, tal como se presenta en la Tabla

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

: Comprendida entre los 1450,0 y : Comprendida entre los 3500,0 y : Comprendida entre los 4000,0 y

Tabla 4-6 Comportamiento mensual de la Precipitación según zonas altitudinales.

La escala temporal, de mayor pluviometría en la zona baja, media y alta, se da en Febrero con 18%, 17% y 17% de la concentración anual. La menor pluviometría corresponde a Julio, con apenas el 0,9% de la precipitación anual en las tres zonas altitudinales. En la zona más alta de la subcuenca, la precipitación supera los 800 mm/año.

La precipitación media anual en la subcuenca Shullcas, alcanza los 757,00 mm; siendo más intensa ésta en la parte alta con un módulo pluviométrico promedio de 773,0 mm/año (Figura 4.14).

Figura 4-14 Precipitación promedio por zonas altitudinales. Fuente: Elaboración propia

El Periodo seco corresponde al período comprendido entre Mayo-Agosto, según el diagrama ombrotérmico de la Figura 4.15, donde se cumple que la precipitación es menor al doble de la temperatura media mensual, Pp < 2Tm. (zona achurada). El diagrama ombrotérmico de Gaussen, permite identificar el período seco en el cual la precipitación es inferior a dos veces la temperatura media (como aproximación a la sequedad estacional considerando 2•tm una estimación de la evapotranspiración). Para su representación, en el eje X, se ponen los

doces meses del año y en un doble eje Y se pone en un lado las precipitaciones medias mensuales (en mm) y en el otro las temperaturas medias mensuales (en ºC). Se debe considerar que la escala de precipitaciones debe ser el doble que la de temperaturas. Esto es, por cada °C en temperatura se toma un par de mm en precipitación. Así a un valor de 20 º C le corresponde en la misma línea el valor de 40 mm. Si P≤2•tm la curva de precipitaciones estará por debajo de la curva de temperaturas y el área comprendida entre las dos curvas nos indicará la duración e intensidad del período de sequía.

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Figura 4-15 Diagrama Ombrotérmico de la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

En base a esta ecuación se ha formulado el modelo regional de precipitación para las cuencas del Apurímac y Urubamba, para luego generar información local a la subcuenca del río Shullcas en puntos de grilla de 0,5*0,5 km. En el caso del Mantaro, el modelo regional no ha sido satisfactorio por la baja significancia estadística encontrada, por lo que se ha tenido que hacer la interpolación directa, probando en ArcGis diferentes métodos como Inverso de la distancia (IDW), krigging, Cokrigging. Para realizar la representación espacial de esta variable, se ha utilizado la herramienta MODEL BUILDER de ArcGis, el cual permite ejecutar los procesos de manera automática, para el Mapeo de la Precipitación, a través de la aplicación del moldeo grafico que se muestra en la Figura 4.16, que permite la interpolación de los datos; los cuales han sido generados en grillas de 0,5 km*0,5 km, con las ecuaciones mensuales obtenidas con el modelo de correlación múltiple. La lógica que sigue el modelo gráfico es la siguiente: •

Pmedia, contiene la serie temporal de los datos

•

• • • •

climàticos mensuales de Enero a Diciembre, incluyendo el promedio anual, IDW, es el mètodo de interpolaciòn seleccionado. En este caso se eligiò el mètodo de Inverso de la Distancia al Cuadrado. Cualquier otro método seleccionado arroja resultados similares al estar los datos distanciados en cuadrìculas regulares, Interpola : Contiene los resultados de los mapas interpolados. Cuenca : Contiene el lìmite de la subcuenca de estudio, Extract by MasK : Extrae los datos interpolados para el límite de la cuenca de estudio, Mapas : Contiene la serie de mapas climáticos generados.

En las Figuras 4.17, 4.18 y 4.19, se muestran los mapas de la distribución de la precipitación anual, a nivel medio, máximo y mínimo, obtenida para la subcuenca del río Shullcas, observándose: • • •

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La precipitación media, fluctúa entre 0 ºC y 24 ºC La precipitación máxima, fluctúa entre 8 ºC y 30 º C La temperatura mínima, fluctúa entre -8 ºC y 10 ºC

Figura 4-16 Modelo gráfico para mapeo de la variable precipitación media. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-17 Mapa de precipitaciones medias – subcuenca Shullcas. Fuente: Elaboración propia

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Figura 4-18 Mapa de precipitaciones máximas – subcuenca Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-19 Mapa de precipitaciones mínimas – subcuenca Shullcas. Fuente: Elaboración propia

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4.2.3 Análisis de Temperatura

El análisis de consistencia de la información de temperatura no fue necesario realizarlo en vista que la variabilidad espacial y temporal es casi uniforme y homogéneo. Dichas variables climáticas, por lo general no presentan variaciones considerables a través del tiempo, sin embargo con el fin de poder uniformizar la serie de datos de cada una de las estaciones, se realizó la extensión de los datos de temperatura a nivel máximo y mínimo. Para la generación de la temperatura media, se utilizó la expresión siguiente:

(XI) Temperatura máxima Se seleccionaron 25 estaciones con información de temperatura máxima, observándose en la Figura 4.20, el comportamiento temporal de cada una de ellas, las cuales muestran un patrón uniforme de variación; registrándose en la estación de Huanta las mayores temperaturas y en la estación de Cosmos las menores.

Figura 4-20 Comportamiento de la temperatura máxima. Fuente: Elaboración propia

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Temperatura mínima Se seleccionaron 26 estaciones con información de temperatura mínima, observándose en la Figuras 4.21, el comportamiento temporal de cada una de ellas, las cuales muestran un patrón uniforme de variación registrándose en la estación de Huanta

las mayores temperaturas; mientras que en la estación de Cosmos las menores. En dicha figura, apreciamos que las temperatura mínima registra un descenso a partir de Marzo, proceso que se mantiene hasta Julio, para luego experimentar un incremento paulatinos hasta Octubre.

Figura 4-21 Comportamiento de la temperatura mínima.Fuente: Elaboración propia

En la Figura 4.22, apreciamos el comportamiento de los gradientes térmicos mínimos y máximos, para la zona de estudio regional, proceso que nos permite de cierta manera caracterizar las temperaturas por diferentes pisos altitudinales. La distribución de los puntos ploteados, se ajusta

a una distribución lineal; obteniéndose para cada uno de los casos analizados, coeficiente de correlación superior a 0,97. En la figura se observa que las estaciones de Cosmos, Cerro de Pasco, Pucara, Pachachaca,

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Huayao y Pomacocha registran valores por debajo de cero grados centígrados, siendo su ubicación

geográfica sobre los 4000 metros sobre el nivel del mar.

Figura 4-21 Gradiente termino mínimo y máximo. Fuente: Elaboración propia

Temperatura regional

topografía de la cuenca.

Con la información de la temperatura máxima y mínima, se realizó los análisis espaciales para caracterizar la zona de estudio en función al comportamiento térmico de cada una de las variables analizadas, para lo cual se ha utilizado modelos de regresión múltiples en función a la

La aplicación del modelo de correlación múltiple, que permite formular ecuaciones matemáticas que representan su variación espacial en función a la ubicación geográfica (latitud, longitud), la altitud y el aspecto de la cuenca. En base a la información climática regional de temperatura se ha formulado

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el siguiente modelo matemático: (XII)

Donde:

Esta forma de representar las variables climáticas ya han sido documentadas en diferentes trabajos del SENAMHI, (DGH, DGM) y las correlaciones encontradas tienen una alta significancia estadística.

T : temperatura promedio, máx y mín mensual (ºC) x : longitud (km) y : latitud (km) z : altitud (km) W: aspecto de la cuenca (grad). A, B, C, D, E, F : coeficientes del modelo lineal

La generación de la información climática a nivel de las subcuenca, es realizada en puntos de grilla regulares de 0.5 * 0.5 km, según la representación de la Figura 4.23; donde se representa en forma espacial los puntos definidos para el análisis.

T = A + Bx + Cy + Dz + Ecos(W) + Fsen(W)

Figura 4-23 Mallado de puntos de 0.5*0.5 km para generar información Climática. Fuente: Elaboración propia

Los resultados del análisis estadístico mensual, se presentan en las Tablas 4.7 y 4.8, los cuales indican una alta significancia estadística en los modelos mensuales de la Temperatura, lo cual permitirá representar adecuadamente la variabilidad espacial de esta variable en la subcuenca del río Shullcas, tal como se muestran en las Figuras 4.24 y 4.25.

Al no disponer de información de Tmáx y Tmín regional se ha generado esta información a partir de la base de datos climática de Wordclim, la cual tiene una buena correlación con la climatología de los datos observados, tal como se puede observar a manera de ejemplo en la Figura 4.26, para el caso de la Tmedia anual.

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Tabla 4-7 Coeficiente de correlación y error medio cuadrático para modelo Tmedia.

Tabla 4-8 Coeficientes del modelo de correlación múltiple para Tmedia mensual.

Utilizando la información mensual del Worldclim se ha determinado mediante un análisis de regresión lineal, las ecuaciones que se presentan en la Tabla 4.9, las cuales indican una alta significancia estadística en los modelos mensuales de regresión múltiple. Para utilizar estas ecuaciones de las tablas

indicadas se ha asumido que los datos observados de Temperatura cumplirían esta misma relación. Mediante algebra de mapas en ArcGis y utilizando estas ecuaciones mensuales se ha podido generar información de Tmáx y Tmìn para la zona de estudio, toda vez que solo se dispone de Tmedia.

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Figura 4-24 Gráficos de dispersión entre temperatura observada y modelada. Fuente: Elaboración propia

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Figura 4-25 Gr谩ficos de dispersi贸n entre Temperatura y variables f铆sicas. Fuente: Elaboraci贸n propia

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Figura 4-26 Temperatura media anual observada y de Worldclim. Fuente: Elaboración propia

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Grilla Climática de Temperatura Se ha generado una grilla climática en la subcuenca de Shullcas que permite visualizar en un SIG la información del clima en cuadrículas de 0,5 * 0,5 km de resolución. Para la construcción de esta grilla, se genera, mediante las diferentes ecuaciones

regionales determinadas en el análisis de regresión múltiple, información en el centroide de cada celda, tal como se muestra en la Figura 4.27. El comportamiento de la Temperatura media del aire es decreciente con la altitud, siendo el gradiente anual regional de – 0,69ºC/100m.

Figura 4-27 Mapeo de Tmedia en grillas de 0,5*0,5 km - Enero y Diciembre. Fuente: Elaboración propia

Caracterización de la Temperatura en la subcuenca Shullcas La subcuenca de Shullcas ha sido dividida en tres zonas altitudinales, lo que ha permitido caracterizar el clima local, en tres niveles: •

La zona baja, está comprendida entre 3150,0 y 3500,0 msnm.

• •

La zona media está comprendida entre 3500,0 y 4000,0 msnm La zona alta está comprendida entre 4000,0 y 5550,0 msnm

En base a los resultados, de se ha obtenido el comportamiento de la Temperatura en estas zonas altitudinales de la subcuenca del río Shullcas, tal como se presenta en las Tablas 4.10, 4.11 y 4.12.

Tabla 4-10 Temperatura máxima generada en subcuenca Shullcas.

Tabla 4-11 Temperatura mínima generada en subcuenca Shullcas.

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Tabla 4-12 Temperatura media generada en subcuenca Shullcas.

Según los resultados del análisis térmico, en la zona Baja de la subcuenca del río Shullcas, Noviembre es el más cálido, con una temperatura media de 13,6ºC y una Temperatura máxima de 20,8ºC. El más frio corresponde a Julio con una Temperatura media de 10,5ºC y una Temperatura mínima de 1,2ºC. En la zona media, Noviembre es el más cálido con una temperatura media de 10,0 ºC y una Temperatura máxima de 17,3ºC. El más frio corresponde a Julio con una Temperatura media de 7,3ºC y una Temperatura mínima de -1,9ºC. En la zona alta, Noviembre es el más cálido con una temperatura media de 4,7 ºC y una Temperatura

máxima de 12,1ºC. El más frio corresponde a Julio con una Temperatura media de 2,5ºC y una Temperatura mínima de -6,6ºC. Para realizar la representación espacial de esta variable, se ha utilizado la herramienta MODEL BUILDER de ArcGis, el cual permite ejecutar los procesos de manera automática, para el Mapeo de la Temperatura, a través de la aplicación del moldeo grafico que se muestra en la Figura 4.28, que permite la interpolación de los datos; los cuales han sido generados en grillas de 0,5 k*0,5 km, con las ecuaciones mensuales obtenidas con el modelo de correlación múltiple.

Figura 4-28 Modelo gráfico para mapeo de la variable temperatura media. Fuente: Elaboración propia

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

La lógica que sigue el modelo gráfico es la siguiente: • •

• •

Tmedia, contiene la serie temporal de los datos climàticos mensuales de enero a diciembre, incluyendo el promedio anual, IDW, es el mètodo de interpolaciòn seleccionado. En este caso se eligiò el mètodo de Inverso de la Distancia al Cuadrado. Cualquier otro método seleccionado arroja resultados similares al estar los datos distanciados en cuadrìculas regulares, Interpola : Contiene los resultados de los mapas interpolados. Cuenca : Contiene el lìmite de la cuenca de estudio (Sacsara-Santa Teresa, Aobamba),

• •

Extract by MasK : Extrae los datos interpolados para el lìmite de la cuenca de estudio, Mapas : Contiene la serie de mapas climáticos generados.

En las Figuras 4.29, 4.30 y 4.31, se muestran los mapas de la distribución de la temperatura anual, a nivel medio, máximo y mínimo, obtenida para la subcuenca del río Shullcas, los valores promedio que oscilan entre: • • •

La temperatura media, ºC y 14 ºC La temperatura máxima, y 22 º C La temperatura mínima, ºC y 8 ºC

fluctúa entre -2 fluctúa entre 4 ºC fluctúa entre -12

Figura 4-29 Temperatura media anual. Fuente: Elaboración propia

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Figura 4-30 Temperatura media máxima. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-31 Temperatura media mínima. Fuente: Elaboración propia

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4.2.4 Análisis de la Evapotranspiración

El comportamiento de esta variable se presenta diferenciado en las zonas altitudinales, tal como se

observa en la Tabla 4.13; así tenemos que existe una mayor demanda evapotranspirativa anual en la zona baja (1388,0 mm/año), mientras que en la zona alta la evapotranspiración anual decrece a (1001,0 mm/año).

Tabla 4-13 Evapotranspiración Potencial en subcuenca Shullcas.

Los extremos del ciclo anual de la Evapotranspiración (Figura 4.32) se presentan entre Junio y Noviembre, en la zona baja, mientras que en la zona media y

alta estos extremos se dan en Junio y Diciembre. En Junio se presentan los valores mínimos, mientras que en Noviembre y Diciembre los valores máximos.

Figura 4-32 Evapotranspiración Potencial mensual en Shullcas. Fuente: Elaboración propia

En la Tabla 4.14, se describe las características espaciales de la ETP media areal de la subcuenca del río Shullcas, las cuales han sido derivadas de los

mapas temáticos mensuales y anuales. Esta variable exhibe una baja variabilidad espacial (Cv), incluso este Cv se mantiene casi estable todo el año.

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Tabla 4-14 Parámetros espaciales de la ETP areal en subcuenca Shullcas.

Evapotranspiración Real (ETR) El comportamiento espacial de esta variable se presenta diferenciado en las zonas altitudinales, tal

como se observar en la Tabla 4.15; siendo mayor el requerimiento anual en la zona baja (758,0 mm/año), mientras que en la zona alta la evapotranspiración real anual decrece a (494,0 mm/año).

Tabla 4-15 Evapotranspiración Real en subcuenca Shullcas.

Al igual que el comportamiento de la Evapotranspiración Potencial, los valores extremos del ciclo anual de la ETR (mínima y

máxima) se presentan en Junio y Diciembre, respectivamente, en las tres zonas altitudinales (Figura 4.33).

Figura 4-33 Evapotranspiración Real en Shullcas. Fuente: Elaboración propia

En las Figuras 4.34 y 4.35, se muestra la distribución espacial de la evapotranspiración potencial y real, para la subcuenca del río Shullcas.

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Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 4-34 Evapotranspiración Real – Subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-35 Evapotranspiración Potencial - Subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

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4.2.5 Determinación de la disponibilidad hídrica

O también:

El escurrimiento superficial es determinado por la ecuación general de Balance Hídrico simplificado de largo plazo, mediante la diferencia algebraica entre la Precipitación y la Evapotranspiración Real.

Donde:

Las variables o componentes del balance hídrico superficial son determinados en estaciones virtuales o mallas cuadradas de 1km2 de resolución espacial. Según la Guía Metodológica para el Balance Hídrico de América del Sur (1982), el esquema del Balance hídrico de Malla Cuadrada se basa en que toda la cuenca o región está constituida por un conjunto de cuencas “i”. A su vez, toda la cuenca está constituida por un conjunto de elementos en los cuales se realiza individualmente el Balance Hídrico. Para su aplicación se subdivide la cuenca “i” en cuadrados (Figura 4.36), limitados generalmente por paralelos y meridianos y se efectúa en cada uno de ellos el balance hídrico, ósea en cada cuadrado “j” se verificará que: Rj = Pj - ETRj (mm) (XIII) y a la salida de la subcuenca “i”, la escorrentía valdrá:

Pi Ri ETRi Pj Rj ETRj

(XV) : : : : : :

Precipitación sobre la cuenca i Escorrentía de la cuenca i Evapotranspiración real de la cuenca i Precipitación del cuadrado j de la malla Escorrentía del cuadrado j de la malla Evapotranspiración real del cuadrado j de la malla Ai = ∑Aj = Area de la cuenca i Aj = Area del cuadrado j de la malla Para el caso de la subcuenca en estudio, el Balance Hídrico se aplica en el punto de desfogue, permitiendo de esta manera determinar la disponibilidad hídrica superficial. Para la obtención de la lámina de escurrimiento superficial se ha utilizada la metodología del Balance Hídrico, considerando los valores medios areales de las variables Precipitación, ETR. Estos resultados se presentan en la Tabla 4.16. El análisis del escurrimiento se realiza en el punto de desfogue de la cuenca en todo el área (600,8 km2).

Figura 4-36 Representación de los Componentes del Balance Hídrico en mallas. Fuente: Guía Metodológica para el balance hídrico de América del Sur

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(XIV)

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Tabla 4-16 Balance Hídrico subcuenca del río Shullcas.

De los resultados obtenidos y traducidos en la Tabla 4.16, se observa que entre el período de Mayo a Octubre, se presentan deficiencia hídrica en la subcuenca; siendo más intenso este déficit en Agosto (Figura 4.37), que es el mes de menor precipitación en el año. De Noviembre a Abril, existe un excedente hídrico, por un mayor aporte pluviométrico en la parte media y alta de la zona de estudio. Considerando una lámina anual de escorrentía de 263 mm, esto representaría para la subcuenca de Shullcas un caudal promedio anual de 2,0 m3/s.

Hay que tener en cuenta que el escurrimiento glaciar del Huaytapallana que alimenta las nacientes del río Shullcas, tiene un efecto regulador en los caudales de estiaje, por lo que en este análisis de Balance Hídrico su contribución a la escorrentía total de la cuenca no está cuantificada por falta de información de caudales, por lo que es de esperarse que en el cauce del río Shullcas deber existir durante el estiaje un flujo base casi constante como resultado de la desglaciación del nevado Huaytapallana, tal como se aprecia en la Figura 4.39.

Figura 4-37 Balance hídrico mensual en Shullcas. Fuente: Elaboración propia

4.2.6 Caracterización hidrológica y estimación de la oferta hídrica superficial Se ha generado los caudales medios mensuales del río Shullcas para el periodo 1970-2009. El área

de drenaje considerado ha sido toda cuenca con una superficie de 229,2 km2. En la Tabla 4.17, se presenta una síntesis de los caudales característicos del río Shullcas a nivel anual, mientras que en la Tabla 4.18 se presenta los parámetros estadísticos

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de la serie histórica de los caudales mensuales generados. Estos caudales han sido generados en

una estación ficticia ubicada en la confluencia del río Shullcas con el Mantaro.

Figura 4-38 Mapa de escurrimiento superficial para la subcuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Se ha estimado para la cuenca del río Shullcas un caudal promedio anual de 2,5 m3/s utilizando el modelo de Lutz-Sholtz, este caudal es coherente con la información existente para la subcuenca del río

Pachacayo, ubicada al norte de Shullcas en la misma cuenca del Mantaro, que reporta un caudal promedio anual de 9,6 m3/s para un área de drenaje de 820,0 km2 y un coeficiente de escorrentía de 0,42.

Tabla 4-17 Caracterización de los caudales del río Shullcas a nivel anual.

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Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

El año más húmedo en la subcuenca del río Shullcas fue el año Hidrológico 1985-86, mientras que el Año más seco fue el año Hidrológico 1991-92. En

años El Niño el caudal es normal, mientras que en años la Niña se presenta un caudal ligeramente superior s su promedio histórico.

Tabla 4-18 Parámetros estadísticos de la serie histórica de caudal a nivel mensual y anual del río Shullcas

La oferta hídrica también ha sido caracterizada teniendo en cuenta el comportamiento de los caudales en años que se definen como húmedos, secos o normales. En años húmedos existe un exceso hídrico significativo que supera los promedios históricos de la serie. En año seco se presenta una deficiencia hídrica, en la cual el caudal presenta valores por debajo de sus promedios

históricos. Se ha utilizado el criterio de deciles para caracterizar este estado hídrico, de la subcuenca del río Shullcas, el cual se muestra en la Tabla 4.19; así como también, se ha logrado determinar los caudales a nivel de probabilidad para diferentes niveles de persistencia tal como se observa en la Tabla 4.20.

Tabla 4-19 Caracterización de los caudales del río Shullcas en Años secos, Años normales y Años húmedos.

Tabla 4-20 Caudales probabilísticos del río Shullcas a diferente persistencia mensual.

Otro aspecto relacionado a la oferta hídrica es conocer su distribución temporal en años característica tipos que se presentan en la subcuenca del río Shullcas, como se observa en

la Figura 4.39; así como la determinación de los valores a nivel de probabilístico y a diferentes persistencias, tal como se muestra en la Figura 4.40.

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Figura 4-39 Hidrograma de caudal mensual del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

Figura 4-40 Curvas de persistencia mensual de caudal del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

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Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

En la Tabla 4.21, se presenta la oferta hídrica superficial promedio anual en las principales quebradas tributarias de la subcuenca del río Shullcas. Estos caudales

han sido determinados mediante transposición hidrométrica de los caudales de Shullcas, teniendo en cuenta las áreas de drenaje de las quebradas

Tabla 4-21 COferta hídrica superficial anual en principales quebradas de la subcuenca del río Shullcas.

4.3 Conclusiones y Recomendaciones •

4.3.1 Conclusiones Se ha realizado la caracterización del escurrimiento superficial de la subcuenca del río Shullcas, mediante la metodología del Balance Hídrico Superficial, con un enfoque semiespacializado, lo cual ha permitido tener una representación a detalle de las principales

•

variables del Balance Hídrico: Precipitación, Temperatura, Evapotranspiración y Escurrimiento Superficial. La metodología utilizada permite obtener de manera automática los valores medios areales de las variables climáticas en las unidades hidrológicas de interés. La información hidroclimática a nivel de la subcuenca ha sido generada a partir de la información climática regional (cuenca del río

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•

Mantaro), para lo cual se generaron modelos de regresión lineal múltiple que permiten representar las variables del clima en función a las características topográficas de las cuencas, con alta significancia estadística. Los resultados de la evaluación de las características de la variables que gobiernas el ciclo hidrológico de las subcuenca del río Shullcas, se indica a continuación:

•

Precipitación •

•

• •

Se ha determinado modelos de regresión múltiple mensual con una alta significancia estadística, para la variable temperatura. Se han obtenido coeficientes de correlación (R2) superior a 0,90. El modelo de precipitación mediante regresión múltiple no resultó estadísticamente significativo, por lo que para la interpolación se procesó mediante el método del inverso de la distancia al cuadrado con mejores resultados. La precipitación media anual en la subcuenca del río Shullcas, alcanza los 757,00 mm, siendo más intensa ésta en la zona alta con un módulo pluviométrico promedio de 773,0 mm/ año. El comportamiento de la precipitación es creciente con la altitud, superando los 800,0 mm/año por encima de los 4300 msnm. Febrero, es el de mayor pluviometría donde se concentra el 17% de la precipitación anual en las tres zonas altitudinales consideradas. El de menor pluviometría corresponde a Julio, con apenas el 0,9% de la precipitación anual en las tres zonas altitudinales. Durante el año, el mayor aporte pluviométrico registrado ha sido en la parte media y alta, de la subcuenca, con 1253 mm y 1255 mm; mientras que en la parte baja, se ha registrado los mínimos aportes con 428 mm. A nivel mensual, el mayor y menor aporte de precipitación en la subcuenca del río Shullcas, se presentan en Enero y Julio. Según el diagrama ombrotérmico de la subcuenca del río Shullcas, el periodo seco se presenta durante el intervalo de tiempo comprendido entre Mayo a Agosto.

Temperatura • •

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Del análisis regional de la temperatura, se ha determinado un gradiente altitudinal de -0.69 ºC /100m. Se ha caracterizado la temperatura por zonas altitudinales, habiéndose determinado para la zona baja de la subcuenca, una temperatura media anual de 12,4 ºC, para la zona media 9,1 ºC y para la zona alta 4,2 ºC.

•

En la zona Baja (3150,0 msnm – 3500,0 msnm) de la subcuenca Shullcas; Noviembre es el más cálido, con una temperatura media de 13,6ºC y una Temperatura máxima de 20,8 ºC. El más frio corresponde a Julio con una Temperatura media de 10,5 ºC y una Temperatura mínima de 1,2 ºC. En la zona media (3150,0 msnm – 4000,0) msnm; Noviembre es el más cálido, con una temperatura media de 10,0 ºC y una Temperatura máxima de 17,3 ºC. El más frio corresponde a Julio con una Temperatura media de 7,3 ºC y una Temperatura mínima de -1,9 ºC. En la zona alta (>4000,0 msnm); Noviembre es el más cálido, con una temperatura media de 4,7 ºC y una Temperatura máxima de 12,1 ºC. El más frio corresponde a Julio con una Temperatura media de 2,5 ºC y una Temperatura mínima de -6,6 ºC.

Evapotranspiración •

•

La evapotranspiración potencial (ETP) determinada por el método de Hargreaves Samani, indica un comportamiento decreciente de esta variable con la altitud; así tenemos que en la zona baja (entre 1450 y 3500 msnm) la ETP promedio alcanza los 1388,0 mm/año. En la zona media (entre los 3500 y 4000 msnm) la ETP promedio alcanza los 1232,0 mm/año y en la zona alta (entre los 4000 y 5950,0 msnm) la ETP promedio es de 1001,0 mm/año. Los extremos del ciclo anual de la ETP, se presenta durante Junio y Noviembre, en la zona baja, mientras que en la zona media y alta estos extremos se dan en Junio y Diciembre. En Junio se presentan los valores mínimos, mientras que en Noviembre y Diciembre los valores máximos. El comportamiento espacial de la Evapotranspiración Real (ETR) determinado por el método de Turc, se presenta diferenciado en las zonas altitudinales, en la zona baja el requerimiento promedio anual es de 758,0 mm/año; en la zona media la ETR alcanza los 683,0 mm/año y en la zona alta la ETR anual decrece a 494,0 mm/año. Al igual que el comportamiento de la Evapotranspiración Potencial, los valores extremos del ciclo anual de la ETR (mínimo y máximo) se presentan en Junio y Diciembre, respectivamente, en las tres zonas altitudinales.

Escurrimiento superficial •

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Se ha determinado el Balance Hídrico superficial de la subcuenca Shullcas, el cual indica que durante el período Mayo a Setiembre

•

se presenta deficiencia hídrica, siendo más acentuado este déficit en Julio. Los meses restantes del año existe un exceso de oferta hídrica, que alimenta las reservas hídricas de la cuenca. La lámina de escorrentía anual generada en la subcuenca Shullcas es de 263 mm, que representa un caudal promedio anual del río Shullcas de 2,0 m3/s, sin considerar aporte glaciar. Hay que tener en cuenta que el escurrimiento glaciar del Huaytapallana que alimenta las nacientes del río Shullcas, tiene un efecto regulador en los caudales de estiaje, por lo que en este análisis de Balance Hídrico su contribución a la escorrentía total de la cuenca no está cuantificada por falta de información de caudales, por lo que es de esperarse que en el cauce del río Shullcas deber existir durante el estiaje un flujo base cuasi constante como

resultado de la desglaciación del nevado Huaytapallana.

4.3.2 Recomendaciones

•

La cuantificación sistemática del escurrimiento superficial en la subcuenca de estudio, permitirá validar los mapas de escorrentía superficial generados. Por otro lado esta información de caudales permitirá conocer la contribución glaciar al escurrimiento superficial que registras la subcuenca, porque la metodología del Balance Hídrico no permite tener este tipo de discretización de esta variable.

•

Se sugiere extender esta misma metodología de análisis, a las sub cuencas vecinas a Shullcas, y que tengan influencia glaciar en su escurrimiento superficial.

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Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Capítulo 5. ESCENARIOS DE DISPONIBILIDAD HÍDRICA SUPERFICIAL

La cordillera de los Andes es la columna vertebral del territorio de los países andinos, la verticalidad del espacio, su posición en el trópico y su proximidad al Océano Pacífico, configuran una de las más extraordinarias y complejas geografías de la tierra, donde se da origen al agua de la Amazonía y de las cuencas del Pacífico. Pero estos orígenes y el mundo en general debido al cambio climático están sometidos a profundas transformaciones que afectan las características biofísicas de los ecosistemas y la calidad de vida de la población mundial. El Perú, en los últimos años ha experimentado el impacto de eventos climáticos recurrentes y con mayor intensidad, como El Niño, olas de frío, sequías e inundaciones que afectan y ponen en riesgo la demanda hídrica de los diferentes sectores (agrícola, energético, poblacional, etc.), esta alteración de la oferta y demanda hídrica tendrá una incidencia directa en lo económico y social. Los gobiernos y organismos internacionales preocupados por el impacto que pueda tener un cambio en el clima sobre las diferentes actividades humanas y los recursos naturales, consideren la posibilidad de formular políticas que consideren limitaciones en las emisiones de gases de efecto de invernadero a la atmósfera. Con el fin de que estas políticas no tengan una repercusión social o económica, los tomadores de decisiones han considerado necesario desarrollar una sólida base de conocimiento científico que sustente

la legislación y que al mismo tiempo represente beneficios en otros campos del ambiente y del desarrollo sostenible. Este estudio requiere del desarrollo de escenarios que contemplen los posibles cambios en elementos climáticos importantes como la temperatura y la precipitación, y que alteren el ciclo hidrológico del agua. En este capítulo se analiza la disponibilidad hídrica superficial futura en base los escenarios climáticos de precipitación y temperaturas extremas para los años 2020 y 2030, información que ha sido extraída del estudio de “Escenarios de cambio climático a nivel nacional y en cuencas priorizadas” elaborada por el Centro de Pronóstico Numérico del SENAMHI. La información corresponde al modelo NCAR– CCSM del Nacional Centre for Atmospheric Research de USA, y del cual se ha tomado el escenario A2, el que ha simulado información del período 2012 al 2035. En base a esta información (Precipitación y temperaturas máximas y mínima), se ha estimado la evapotranspiración potencial y aplicando la ecuación del Balance hídrico se estima la disponibilidad hídrica futura. Asimismo estas proyecciones permitirán implementar procesos de adaptación con la finalidad de reducir los riesgos y aprovechar las oportunidades, realizando un planeamiento adecuado y anticipado de los recursos hídricos disponibles para un desarrollo sostenible de los recursos naturales.

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A fin de entender y comprender, los aspectos más relevantes del cambio climático y su relación con posibles escenarios futuros asociados básicamente a los impactos que puede provocar su recurrencia, es que consideramos importante iniciar este Capítulo con algunas definiciones y conceptos, que ayudaran a centrar los resultados obtenidos: 5.1 Cambio Climático En estos últimos 35 años, han sucedido una serie de eventos climáticos de carácter global, como: la variación de la temperatura, cambio en el patrón de comportamiento del régimen pluviométrico, incremento de la radiación incidente, etc. En base a ello, se vienen realizando esfuerzos a nivel mundial, para minimizar esos impactos que ya se viene dando y generando en muchos casos problemas y conflictos asociados básicamente a la falta de disponibilidad del recurso hídrico. Una de estas grandes iniciativas, fue que la ONU, encargo a la Organización Meteorológica Mundial (OMM) la conformación de un grupo de expertos para analizar los cambios y sus repercusiones. Este grupo se ha constituido como el “Panel Intergubernamental para el Cambio Climático” (IPCC), que desde su creación ha producido numerosos reportes, documentos técnicos, metodologías, etc.; relativos a los cambios que se han producido hasta la situación actual, y la generación de escenarios que podrían ocurrir en el futuro. Estos escenarios se basan en la utilización de “Modelos Globales Acoplados de Circulación General Atmósfera-Océano” (AOCGM) que permiten simular las reacciones del sistema climático y prevenir su evolución hacia el futuro. Una gran parte de la información que se presentará proviene del reporte de evaluación editado por el IPCC en el 2007. 5.2 Teoría de cambio climático La definición clásica de “Cambio Climático”, está centrado en todo cambio del clima en el curso de los tiempos, inducido por la variabilidad natural o debido a la actividad humana (IPCC, 2007). Según las observaciones descritas por el IPCC, se considera que durante el siglo XX el calentamiento más extremo ocurrió entre 1910 y 1945, después entre 1976 y el 2000. De este último período, se destaca el 1998, año que corresponde a un fuerte episodio de “El Niño”, que fue también el más importante de los últimos años.

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A pesar que los modelos globales, muestran un buen nivel de confianza, estos registran ciertas divergencias en la representación de la variable temperatura a partir de 1979. En lo referente a la precipitación, varios estudios muestran que éstos han aumentado de 0,2% a 0,3% por decenio, dentro de las regiones tropicales (10° N á 10° S); a pesar de una mala representación de la evolución de las nubes, los modelos entregan buenos resultados a escalas espaciales y temporales. Otro factor importante, aún más difícil de demostrar, es el aumento en frecuencia e intensidad de los fenómenos “El Niño” a partir de 1970. Normalmente, hasta la década del 70 un fenómeno “El Niño” considerando excepcional, se producía dos veces cada 50 años (BCOM, 1998). Antes de continuar es necesario presentar una de las la principales variaciones observadas dentro del sistema climático. Con respecto a la temperatura, podemos decir que ésta ha aumentado de 0,6 ºC ± 0,2 ºC a escala global, pero que para las regiones tropicales esta variación es del orden de + 0,15 ºC ± 0,05 ºC por decenio, a partir de 1979 (IPCC, 2007). Estudios muestran que las variaciones de temperatura dentro de los últimos 50 años están más ligados a las actividades humanas que a una acción natural. Este calentamiento es producido por la emisión de elementos contaminantes a la atmósfera. Estos elementos contaminantes han sido llamados gases de efecto invernadero (GEI) siendo los más importantes: Halocarbonados, NO, CH4, CO2, quema de combustible fósil, ozono estratosférico y los sulfatos. Entre estos el CO2 ha sido el más monitoreado, porque sus medidas directas de concentración en la atmósfera comenzaron cerca de la mitad del siglo XX (IPCC, 2001). 5.3 Los modelos climáticos (AOCGM) y previsiones del clima a futuro El modelo climático, es la representación numérica del sistema climático de la Tierra. La capacidad del modelo para simular las respuestas del sistema climático con forzamientos depende en una gran medida del grado de representación de los procesos físicos, geofísicos, químicos y biológicos que interactúan dentro del sistema. Los modelos climáticos, principalmente los que acoplan el sistema atmosférico y oceánico son llamados “modelos de circulación general océanoatmósfera” (AOGCM), son capaces de simular las regiones húmedas y muy secas observadas dentro de la zona tropical y subtropical, y la manera cómo éstas evolucionan (al curso de las estaciones) de

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

un año a otro. Estos modelos, dentro del dominio de la oceanografía, han obtenido un importante suceso previniendo, mediante la simulación los eventos de “El Niño”. El problema que presentan estos modelos ésta en relación con la representación de la cobertura vegetal de la superficie terrestre, que afecta el clima mundial de varias maneras, principalmente los incendios forestales (IPCC, 2001). Una serie de estudios basados sobre los AOGCM concernientes a los fenómenos no lineales y al cambio climático rápido, muestran que existe posibilidad que se produzcan cambios rápidos e irreversibles dentro del sistema global: pero existe alta incertidumbre sobre los mecanismos que están en juego, y por consecuencia también sobre la posibilidad o la escala temporal de estas transiciones. Muestras de hielo extraídas del Polo sur y Groenlandia, sugieren que los regímenes atmosféricos podrían cambiar en un lapso de tiempo de algunos años; y que los cambios hemisféricos de gran escala pueden evolucionar igualmente en algunos años. Los modelos acoplados han evolucionado y mejorado considerablemente, en general se puede decir que hacen simulaciones creíbles del clima, al menos a escala subcontinental y a escalas temporales que van de las estaciones a las década. Los modelos acoplados son considerados como instrumentos apropiados para hacer las previsiones útiles del clima a futuro. La confianza general en las previsiones de los modelos ha aumentado, y estos

modelos producen actualmente simulaciones estables del clima a la superficie del planeta a lo largo de varios siglos que son considerados de calidad suficiente para ser utilizados en prever los cambios climáticos a venideros. El análisis de los fenómenos extremos simulados por los modelos climáticos se encuentra todavía dentro de un estado embrionario, particularmente en lo que concierne a la frecuencia y trayectoria de las tempestades. Respecto a las previsiones del clima a futuro el IPCC ha elaborado un grupo de 40 escenarios, donde 35 toman en cuenta la información sobre la tasa de gas de efecto invernadero necesarios para forzar cambios en el clima. Todos estos escenarios toman en cuenta las principales fuerzas demográficas, económicas y tecnológicas que determinan las emisiones futuras del gas a efecto invernadero. Las políticas puestas en funcionamiento por los gobiernos determinaron para el futuro como factores determinantes de emisiones GES, la demografía, el desarrollo económico, el cambio tecnológico, etc. Estos escenarios están presentes desde 1990 dentro del reporte de escenarios de emisión SRES (IPCC, 2007). Estos se agrupan en 4 grandes familias, cada familia está indicada por una sigla (A1, A2, B1, B2), que corresponden a una evolución diferente a los planos económicos, sociales, demográficos y ambientales. En la Figura 5.1, se muestra un resumen gráfico de estos escenarios.

Figura 5-1 Comparación cualitativa de los diferentes escenarios SRES. Fuente: IPCC, 2007.

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5.4 Concepto de escenarios • •

Los escenarios en su forma simple son descripciones de cómo las cosas pueden cambiar en el futuro. Un escenario climático es "una estimación internamente consistente de cambios en el clima futuro, el cual es construido a partir de métodos que se basan en sólidos principios científicos, y que pueden ser usados para proporcionar un entendimiento de la respuesta de los sistemas ambientales y sociales al cambio climático futuro (Viner y Hulme, 1996)".

5.5 Incertidumbres de escenarios Aunque podemos decir que algunos cambios climáticos son inevitables, existe mucha incertidumbre con respecto a la predicción de propiedades del clima mundial, tales como la temperatura y precipitación. Todavía existe mayor incertidumbre con predicciones climáticas regionales. Las principales áreas de incertidumbre científica son: las nubes, los océanos, los gases de efecto invernadero y los bancos de hielo polares. Para reducir la incertidumbre científica en estas áreas se precisan investigaciones que permitan perfeccionar la capacidad de observación, modelización y comprensión del sistema climático. 5.6 Escenarios climáticos para la subcuenca de Santa Teresa Los escenarios climáticos fueron generados por el SENAMHI, los cuales fueron obtenidos en el centroide de cada cuenca para un periodo comprendido entre 2015 y 2039, para el caso de la precipitación y para la temperatura a un nivel de 500 hPa sobre el mismo punto. Se obtuvieron 2 escenarios que se describen a continuación: •

Shullcas fue obtenido aplicando el downscalling estadístico a los datos de precipitación del modelo MIHR MIROC3.2 (hires), del Center for Climate System Research (The University of Tokyo), National Institute for Environmental Studies, and Frontier Research Center for Global Change (JAMSTEC) de Japón; con una resolución de Grilla 1.1º * 1.1º, la Climatología del modelo es de series mensuales desde Enero 1965 hasta Diciembre 2000, basado el escenario A1B del IPCC, de modo que se incrementó su resolución, los datos de temperatura corresponden al modelo MRI/ JMA descrito en el párrafo siguiente.

Un primer escenario (escenario 1S) desarrollado sólo para la subcuenca del río

•

El segundo escenario utilizado (precipitación y temperatura) en la subcuenca del río Santa Teresa (escenario 2S), es extraído directamente del modelo MRI/JMA elaborado por el Instituto de Investigación Meteorológica (MRI), La Agencia Meteorológica de Japón y la Organización Tecnológica de Ciencias Avanzadas de la Tierra (AESTO) de una resolución de 20*20 kilómetros basado para un escenario A1B; (en Santa Teresa no se realizó el escenario 1S, al carecer de información que ayude a calibrar el modelo).

5.7 Resultados Para nuestro caso, subcuenca Shullcas, con los escenarios utilizados se obtuvieron los siguientes resultados: A) Precipitación Escenario 1S En la Tabla 5.1, se aprecia el escenario 1S, donde se observa que para el año 2030 al 2039 la precipitación tendrá un incremento de 19% a nivel anual, siendo Abril el que tendrá el incremento más significativo (53%), mientras que Junio y Agosto presento disminuciones que van entre el 16,8% a 24,7%; pero esto se hace insignificante, considerando los volúmenes en los que estos se encuentran (menos de 16,1 mm).

Tabla 5-1 Comparación entre la precipitación de referencia y el escenario 1S a nivel anual para la sub cuenca del río Shullcas.

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Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 5-2 Análisis comparativo entre la Precipitación de referencia y la generada para el escenario 1S para la sub cuenca Shullcas.

En la tabla 5.2, se muestra el análisis desarrollado a nivel estacional, para lo cual se ha considerado dividir la serie anual en dos períodos: •

Húmedos, correspondiente al intervalo mensual desde Octubre hasta Abril, en función al aporte de precipitación registrada en la subcuenca del río Shullcas.

•

Seco, correspondiente al intervalo mensual desde Mayo hasta Setiembre, en función al

Tabla 5-2 Comparación de la precipitación referencia y el generado para el escenario 1S, a nivel estacional para la sub cuenca del río Shullcas.

Escenario 2S Para este escenario, el régimen de la precipitación presenta un aumento del 30,8% a nivel anual, tal

como se aprecia en la Tabla 5.3. A nivel mensual, el mayor incremento se presenta en Abril con 77% (31 mm), mientras que Julio registra una disminución con 33% (2,3%).

Tabla 5-3 Comparación de la precipitación del periodo de referencia y el escenario 2S a nivel anual para la subcuenca de Shullcas.

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En la Figura 5.3, se muestra el análisis comparativos entre la distribución de la precipitaciones de referencias con los valores obtenidos para el escenario 2S, observándose que durante el período Enero – Marzo, el incremento es significativos mientras que para

el período Junio – Julio, el incremento es mínimo. En la Tabla 5.4, se muestra el análisis desarrollado a nivel estacional, para lo cual se ha considerado dividir la serie anual en dos períodos:

Figura 5-3 Análisis comparativo entre la Precipitación de referencia y la generada para el escenario 2S -Sub cuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

•

Húmedos, correspondiente al intervalo mensual desde Octubre hasta Abril, en función al aporte de precipitación registrada en la subcuenca del río Shullcas.

•

Seco, correspondiente al intervalo mensual desde Mayo hasta Setiembre, en función al aporte pluviométrico que registra la subcuenca del río Shullcas.

Para ambos casos, se ha considerado las series de precipitación referencial y la generada para el escenario 2030-39 (2S). En dicha tabla se aprecia, que el periodo húmedo, para el 203039; tiene un incremento de 32,2%, mientras que el periodo seco, registra un incremento del orden de 20,9%, ocasionado principalmente por el incremento de la precipitación durante Setiembre.

Tabla 5-4 Comparación de la precipitación referencia y el generado para el escenario 2S, a nivel estacional para la sub cuenca del río Shullcas.

Temperatura Escenario 2S Para el caso de la temperatura, los dos escenarios utilizan los datos generados por el escenario

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climático, proporcionados por la Dirección General de Meteorología (Escenario 2S), cuyos valores se muestran en la Tabla 5.5; observándose el análisis comparativos entre las temperaturas para el período de referencia y el generado para el escenario correspondientes.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Tabla 5-5 Análisis comparativo entre la Temperatura de referencia y el generado para el escenario 2S - Sub cuenca de Shullcas.

En dicha tabla, se aprecia que el incremento de la temperatura, presenta un comportamiento uniformes a lo largo del año, registrándose los mayores aumento en el periodo de Julio – Febrero, mientras que el menor aumento se presenta en Junio. A nivel anual, el incremento es del orden de 75,4% En la Tabla 5.6, se muestra el análisis desarrollado a nivel estacional, para lo cual se ha considerado dividir la serie anual en dos períodos: •

Húmedos, correspondiente al intervalo mensual desde Octubre hasta Abril, en función al aporte de precipitación registrada en la subcuenca del río Shullcas.

•

Seco, correspondiente al intervalo mensual desde Mayo hasta Setiembre, en función al

aporte pluviométrico que registra la subcuenca del río Shullcas. Para ambos casos, se ha considerado las series de precipitación referencial y la generada para el escenario 2030-39 (1S). En dicha tabla se aprecia, que el periodo húmedo, para el 2030-39; tiene un incremento de 75,0%, mientras que el periodo seco, registra un incremento del orden de 64,3%, ocasionado principalmente por el incremento de la temperatura durante el periodo Julio - Setiembre. En la Figura 5.4, se muestra el análisis comparativo de la temperatura de referencia y la generada para el escenarios 2S, apreciándose que los mayores incrementos se presentan en el período comprendido entre Agosto – Marzo, mientras que en Junio se registra el mínimo incremento.

Tabla 5-6 Comparación de la temperatura referencia y el generado para el escenario 2S, a nivel estacional para la sub cuenca del río Shullcas.

Figura 5-4 Análisis comparativo entre la temperatura de referencia y la generada para el escenario 2030-2039 - Sub cuenca del río Shullcas. Fuente: Elaboración propia

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Escurrimiento superficial

Escenario 1S

En funciona a los escenarios desarrollados para la precipitación y temperatura, se ha obtenidos los escenarios de la disponibilidad hídrica para la subcuenca del río Shullcas obteniendo:

La lámina escurrida para el escenario 1S, se presenta en la Tabla 5.7, donde se muestran el análisis comparativo entre estos valores y el periodo de referencia, lo que ha permitido obtener la variación porcentual a nivel mensual y anual.

Tabla 5-7 Comparación de la lámina escurrida entre el periodo de referencia y el escenario 1S, para la subcuenca del río Shullcas.

A nivel mensual, observamos que los valores generados para el escenario 1S, muestran un rango de variabilidad que va desde 3,5 mm a 57,6 mm; registrando un superávits durante el período Setiembre – Abril, con valores que fluctúan entre 2,8% y 194,9%, mientras que durante el período Mayo – Agosto, se presenta un déficit con valores que varían entre 18,9% y 42%, respectivamente. En mayor incremento se registrara en Setiembre con 194,9%; mientras que la mayor deficiencia ocurrirá en Junio con 42%. A nivel anual, la lámina de escurrimiento del escenario 1S, alcanza un total de 331,4 mm, valor que registra un incremento de 9,6% en relación al valor de referencia.

Escenario 2S La lámina escurrida para el escenario 2S, se presenta en la Tabla 5.8 donde se muestran el análisis comparativo entre estos valores y el periodo de referencia, lo que ha permitido obtener la variación porcentual a nivel mensual y anual. A nivel mensual, observamos que los valores generados para el escenario 2S, muestran un rango de variabilidad que va desde 1,9 mm a 71,5 mm; registrando un superávits durante el período Agosto – Mayo, con valores que fluctúan entre 2,4% y 103,4%, mientras que durante el período Junio – Julio, se presenta un déficit con valores que varían entre 19,3% y 68,3%, respectivamente.

Tabla 5-8 Comparación de la lámina escurrida entre el periodo de referencia y el escenario 2S, para la subcuenca del río Shullcas.

El mayor incremento se registrara en Setiembre con 103,4%; mientras que la mayor deficiencia ocurrirá en Julio con 68,3%.

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A nivel anual, la lámina de escurrimiento del escenario 2S, alcanza un total de 371,6 mm, valor que registra un incremento de 22,9% en relación al valor de referencia.

incremento de la lámina escurrida del escenario 2S en comparación al escenario 1S y al periodo de referencia. Los dos escenarios, muestran una disminución en la lámina de escurrimiento para el período comprendido entre Mayo y Agosto, mientras que durante el intervalo de tiempo de Setiembre a Abril, se observa un superávit.

En la Figura 6.5, se muestra la comparación de estos dos escenarios respecto al periodo de referencia, observándose el importante

Para el escenario 2S, durante el periodo Diciembre – Marzo, se registran los mayores valores de escurrimiento superficial.

Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

Figura 5-5 Comparación de la lámina escurrida de referencia y los escenarios 1S, 2S para la subcuenca del río Shullcas.

De esta última figura, se deduce que el escenario 1S puede ser considerado como pesimista por la disminución de la lámina de escurrimiento superficial; mientras que en el escenario 2S, se muestra una visión optimista; debido al incremento que experimenta la lámina de escurrimiento superficial. Con respecto a los periodos estacionales durante

el año, en la Tabla 5.9, se observa que para el escenario 2S; el máximo incremento porcentual corresponde al periodo húmedo con un 25,0%, que en lámina de escurrimiento superficial representa un incremento de 9,7 mm aproximadamente, mientras que para el período seco, se registra un incremento de 15,5%, valore que representa una lámina de escurrimiento superficial de 1,8 mm. A nivel anual, el incremento medio será de 22,9%.

Tabla 5-9 Comparación entre la lámina escurrida del escenarios 2S y el periodo de referencia - subcuenca del río Shullcas.

Con referencia al escenario 1S, en la Tabla 5.10, se observa que el mayor incremento estacional se registra durante el período seco, con un 18,1%; valor que representan un incremento de escurrimiento superficial

de 2,1 mm, mientras que el período húmedo se registrara un incremento de 6,9% que representa una lámina de escurrimiento superficial 2,7 mm. A nivel anual, el incremento que se registrara será de 9,6%.

Tabla 5-10 Comparación entre la lámina escurrida del escenarios 1S y el periodo de referencia, ara la cuenca del río Shullcas

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5.7 Discusión de los resultados Los resultados obtenidos son proyecciones de cambios del clima en los próximos 22 años, los cuales son estimaciones realizadas en base a modelos globales y regionales que han generado los insumos necesarios (precipitación, temperatura máxima y mínima), variables que han sido utilizadas para estimar la evapotranspiración y al aplicar la ecuación del Balance Hídrico obtener la disponibilidad hídrica futura. Estas proyecciones tienen incertidumbres inherentes a su configuración; por lo tanto, los resultados deben ser tomados con cautela. La información de precipitación y temperatura corresponde al escenario A2, cuyos valores indican un incremento de la temperatura del aire y una disminución de la precipitación. Asimismo el Informe del Grupo de Trabajo I del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático – 2007, indican que en este escenario el retro efecto del ciclo clima – carbono aumenta el calentamiento medio mundial en 1°C Esta disminución del escurrimiento superficial mayormente estaría asociada al incremento de la temperatura del aire, calentamiento que provocaría un incremento en la evapotranspiración; asimismo, este incremento de la temperatura provoca una mayor necesidad de humedad para lograr saturación y originar lluvias, ocasionando menores lluvias. Además estas estimaciones sobre la disponibilidad de agua no tiene en cuenta los efectos sobre los cambios en la vegetación sobre la evapotranspiración y la escorrentía, en ese aspecto, los resultados obtenidos expresan las condiciones medias dentro de un rango de incertidumbre establecida por la capacidad de predecir la distribución espacial y temporal de las precipitaciones, la cual disminuye al descender de los modelos globales a regional o de cuenca. Aunque la reducciones de disponibilidad de agua estimadas son relativamente pequeñas, estas pueden provocar grandes problemas de recursos hídricos en muchas zonas, en especial en la vertiente del Pacifico (zona árida y semiárida) y Titicaca, donde los recursos hídricos tienden a disminuir en el 2030 un 10% en promedio, pero esta reducción tendría implicancias en la agricultura, generación de energía hidroeléctrica, agua potable y si consideramos la contaminación de la aguas superficiales y el incremento de las demandas, esta reducción podría ser aún mayor.

con fines agropecuarios, siendo los usos restantes poblacional, industrial y minero, menos significativos. La importancia de estos últimos, radica en que son altamente contaminantes, pudiendo afectar la integridad de las fuentes de agua, como es el caso de los ríos: Rímac, Santa, Moche y Mantaro, afectados por los relaves mineros que limitan seriamente las posibilidades de su utilización. En este contexto de cambio climático, la gestión de los recursos hídricos se enfrenta con desafíos diferentes en comparación con la planificación del pasado. Esta reducción, tendrá incidencia en lo económico social, como consecuencia de la alteración de la oferta y demanda del recurso hídrico, pero el impacto del cambio climático dependerá del estado situacional de los sistemas de abastecimiento de agua y de la capacidad de los responsables de la gestión. 6.8 Conclusiones •

•

• •

•

Si consideramos que el uso actual del recurso hídrico en el país es fundamentalmente

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Disponibilidad hídrica actual y futura en la subcuenca del río Shullcas

La base de datos bajo el formato Hydracces está terminada de manera correcta y tiene la ventaja de poder incorporar información a medida que se vayan generando nuevos datos. La Subcuenca del río Shullcas, no dispone de suficiente información meteorológica (humedad relativa, velocidad del viento y precipitación), limitando la implementación del modelo hidrológico para la simulación de la escorrentía superficial. La falta de información hidrológica, es una limitación importante, debidos a que no permite calibrar ni validar el modelo hidrológico. Se determinaron un total de 4 regiones con 30 estaciones para la zona de Shullcas, permitiendo desarrollar el análisis región con el apoyo de estaciones de las subcuencas vecinas. La aplicación del método del vector regional, ha permitido determinar que las subcuencas de los ríos Shullcas y Santa Teresa, se encuentran dentro de una misma región pluviométrica; permitiendo de esta manera la utilización de un modelo hidrológico global. Después de analizar las diferentes metodologías y en función de la cantidad de datos existentes, se decidió utilizar el modelo propuesto por Suarez (2008), éste se justifica por la poca cantidad de datos que necesita. El trabajo de modelización se realizó considerando como series observadas a “series generadas” por diferentes modelos hidrológicos para las dos cuencas, por lo cual no se puede hablar de un trabajo de modelización propiamente dicho, por lo tanto, se estaría hablando más de comparación de

•

series generadas por diferentes modelos. Para el caso de la subcuenca del río Shullcas, se ha observado un comportamiento muy similar entre los valores observado y generados por el modelo, siendo la variable dominante en el proceso de la generación del escurrimiento superficial la precipitación. En función a los resultados obtenidos con los escenarios, se ha determinado que:

Precipitación

Escenario 1S

La precipitación, para el período 2030 – 2039, registrara un incremento de 19% a nivel anual; mientras que a nivel mensual, Abril experimentara un incremento de 53%, y Junio - Agosto presentara una disminución que variara entre 16,8% a 24,7%. A nivel estacional, se ha determinados que el periodo húmedo, para el 2030-39; tiene un incremento de 18%, mientras que el periodo seco, registra un incremento del orden de 26,8%, ocasionado principalmente por el incremento de la precipitación durante Setiembre.

Escenario 2S

El régimen de precipitación, presentara un aumento del 30,8% a nivel anual; mientras que a nivel mensual, el mayor incremento se registrara en Abril con 77% (31 mm) y Julio registrara una disminución de 33% (2,3%). A nivel estacional, se ha determinado que el periodo húmedo, para el 2030-39; tendrá un incremento de 32,2%; mientras que el periodo seco, registrara un incremento del orden de 20,9%, ocasionado principalmente por el incremento de la precipitación durante Setiembre. Temperatura

Escenario 2S

A nivel estacional, se ha determinado que el período húmedo registrara un incremento de 75,0%; mientras que el periodo seco, registrara un incremento del orden de 64,3%, ocasionado principalmente por el incremento de la temperatura durante el período Julio - Setiembre. Escurrimiento superficial

Escenario 1S

A nivel mensual, los valores generados para el

escenario 1S, varían entre 3,5 mm a 57,6 mm; registrando un superávits durante el período Setiembre – Abril, con valores que fluctúan entre 2,8% y 194,9%; mientras que para el período Mayo – Agosto, se presentara un déficit con valores que variarán entre 18,9% y 42%, respectivamente. El mayor incremento se registrara en Setiembre con 194,9%; mientras que la mayor deficiencia ocurrirá en Junio con 42%. A nivel anual, la lámina de escurrimiento superficial del escenario 1S, alcanzara un total de 331,4 mm, valor que registrara un incremento de 9,6% en relación al valor de referencia. A nivel estacional se ha determinado que el mayor incremento se registrara durante el período seco, con un 18,1%; mientras para el período húmedo se registrara un incremento de 6,9%.

Escenario 2S

A nivel mensual, los valores generados para el escenario 2S, fluctuaran entre 1,9 mm a 71,5 mm; registrando un superávits durante el período Agosto – Mayo, con valores que variaran entre 2,4% y 103,4%; mientras que durante el período Junio – Julio, se presentara un déficit con valores que variaran entre 19,3% y 68,3%. El mayor incremento se registrara en Setiembre con 103,4%; mientras que la mayor deficiencia ocurrirá en Julio con 68,3%. A nivel anual, la lámina de escurrimiento del escenario 2S, alcanzara un total de 371,6 mm, valor que registrara un incremento de 22,9% en relación al valor de referencia. Los dos escenarios, muestran una disminución en la lámina de escurrimiento para el período comprendido entre Mayo y Agosto, mientras que durante el intervalo de tiempo de Setiembre a Abril, se observa un superávit. Para el escenario 2S, durante el periodo Diciembre – Marzo, se registran los mayores valores de escurrimiento superficial. A nivel estaciones, se ha determinado que para el escenario 1S; el máximo incremento porcentual corresponde al periodo húmedo con un 25,0%; mientras que para el período seco, se registrara un incremento de 15,5%. • De todo el análisis desarrollado, se deduce que el escenario 1S puede ser considerado como pesimista por la disminución de la lámina de

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escurrimiento superficial; mientras que en el escenario 2S, se muestra una visión optimista;

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debido al incremento que experimenta la lámina de escurrimiento superficial.

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Proyecto PRAA

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El Proyecto “Adaptación al Impacto del Retroceso Acelerado de Glaciares en los Andes Tropicales - PRAA”, es implementado con fondos del Banco Mundial (GEF y PHRD Japón) y administrado por la Secretaría General de la Comunidad Andina en beneficio de Bolivia, Colombia, Ecuador y Perú. El Ministerio del Ambiente lidera el PRAA en el Perú, en colaboración con diversas entidades para su ejecución, entre las cuales se incluye: SENAMHI, AGRORURAL, IGP, Municipalidad Distrital de Santa Teresa, Municipalidad Provincial de Huancayo, Municipalidad Distrital El Tambo, SEDAM Huancayo, Gobiernos Regionales de Cusco, Junín y CARE Perú.