Rutas hidrológicas : recordando a un colega por los senderos de la hidrología

R UTAS H IDROLÓGICAS 91 I MPACTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN LA GENERACIÓN DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN LAS MONTAÑAS DE LOS A NDES Rodrigo Meza 1 , Gonzalo Cortés 2 , Ximena Vargas 3 , y Eduardo Rubio-Álvarez 1 (1) Eridanus Ltda, Santiago, Chile (2) Flowmind, California - Chile (3) Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Chile Contacto autor principal : romeza@eridanus.cl R ESUMEN . El deshielo primaveral es el aporte de agua más importante de muchas cuencas ubicadas en la Cordillera de Los Andes, en América del Sur. Muchos estudios predicen reducciones en la acumulación de nieve y de los caudales, pero debido a la cantidad reducida de estaciones de nieve no hay estimaciones confiables sobre los impactos que implica la reducción del deshielo. A pesar de los numerosos estudios sobre los impactos del cambio climático, faltan metodologías disponibles para reducir las incertidumbres de las predicciones en la región. Este estudio aborda dos limitaciones comunes: la falta de datos de nieve a gran altitud para la calibración de modelos hidrológicos, y las incertidumbres involucradas en la selección de los Modelos de Circulación General ( General Circulation Models o GCM por sus siglas en inglés) para proyecciones climáticas futuras. A través de un estudio de caso, donde se analizan los impactos del cambio climático para las centrales hidroeléctricas instaladas (operativas) y planificadas (sin construir), se aborda la primera limitación mediante el uso de un sistema de estimación del manto nival a escala mensual, basado en la integración de datos detectados de forma remota con la modelación de la nieve. Se obtuvieron series temporales de Equivalente Líquido en Agua ( Snow Water Equivalent o SWE por sus siglas en inglés) y fracción de área cubierta por nieve ( Fractional Snow Covered Area o fSCA por sus siglas en inglés) utilizando datos de reanálisis MERRA, un modelo meteorológico, imágenes Landsat y una técnica de asimilación para mejorar el proceso de calibración-validación en el modelo hidrológico desarrollado con WEAP. La segunda limitación se aborda mediante una metodología desarrollada para seleccionar un subconjunto de GCM, en función de sus capacidades para reproducir la climatología de las estaciones de referencia, así como su representatividad del ensamble de proyecciones de GCM. La información de las proyecciones climáticas diarias reducidas a escala mundial de la “NASA Earth Exchange (NEX-GDDP)” fue utilizada para analizar su precisión de predicción y desarrollar un conjunto de índices para conducir la selección de GCM. Los resultados indican, en general, un mejor rendimiento de SWE en el proceso de calibración y validación. Esta información también mejora la representación física de los modelos hidrológicos en las cuencas de alta montaña, así como el conocimiento de la respuesta de las centrales hidroeléctricas, en particular, de aquellas que dependen de la acumulación de nieve y el proceso de derretimiento en la época de primavera y verano. Las lecciones aprendidas de la respuesta de las centrales hidroeléctricas planificadas (no construidas) pueden extrapolarse a otras áreas, donde la escorrentía producto del derretimiento de nieves es relevante para la producción de energía. La primera conclusión es que el mayor impacto del cambio climático se observará antes y con mayor severidad en las centrales hidroeléctricas que dependen principalmente de la escorrentía nival para su producción hidroeléctrica. En segundo lugar, se concluye que a mayor probabilidad (en la línea de base) de alcanzar la generación máxima diseñada, mayor es la probabilidad futura de no sobredimensionar (en su etapa de diseño) la capacidad de generación de una central hidroeléctrica (aún no construida). Los resultados relativos al método de selección de GCM indican que el índice de variabilidad de la precipitación fue determinante para elegir los modelos que se utilizarán, seguido de la evaluación de la representatividad del ensamble de las proyecciones. I NTRODUCCIÓN Las montañas de los Andes son una fuente clave de recursos hídricos y un factor importante para el sistema ambiental, económico y social en Chile y otros países sudamericanos [Viviroli et al. , 2011; Rangecroft et al. , 2013]. El derretimiento de nieve es la fuente de agua más importante para muchas actividades socioeconómicas ubicadas en las montañas de los Andes [Bozkurt et al. , 2017]. Por ejemplo, para países como Chile y Perú, la mayor parte de la energía hidroeléctrica se genera mediante la escorrentía de deshielo [Kohler y Maselli (eds), 2009]. Una variedad de estudios han sugerido un impacto importante del cambio climático tanto en el momento como en la magnitud de la escorrentía de deshielo [Hamlet et al. , 2005; Vicuña et al. , 2010; Bozkurt et al. , 2017]. A pesar del gran número de estudios sobre los impactos del cambio climático, existe una falta de consenso sobre las metodologías para reducir las incertidumbres de la selección de modelos climáticos globales (GCM) en la región [Christensen et al. , 2010; Lutz et al. , 2016]. Además, muchos estudios han pronosticado reducciones en los volúmenes de nieve y caudal de los ríos; sin embargo, estos estudios están limitados por la falta de datos meteorológicos e hidrológicos a gran altitud. La escasa red de observaciones del manto nival ha sido un factor limitante para caracterizar el volumen histórico de agua