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Estudio Regional de los efectos
 del Cambio Climático en las
Costas de América Latina y el
       Caribe (ALyC)
1. Objetivo

2. Metodología general

3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC

4. Análisis de impactos

5. Análisis de vulnerabilidad

6. Determinación del riesgo

7. Conclusiones
OBJETIVO DEL ESTUDIO


                                                   ~72.400 kms
Ámbito de estudio:

América Latina y Caribe



Evaluar :
    1. Dinámicas
    2. Tendencias de las dinámicas
    3. Vulnerabilidad frente a CC
    4. Impactos en las costas asociados al CC
    5. Riesgo asociado al CC
1. Objetivo

2. Metodología general

3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC

4. Análisis de impactos

5. Análisis de vulnerabilidad

6. Determinación del riesgo

7. Conclusiones
Metodología desarrollada
                                                              para la evaluación del Riesgo

RIESGO:
  “La probabilidad de pérdidas catastróficas o las pérdidas esperadas
     debido a los efectos sufridos como consecuencia de la actuación de
     un agente sobre una región en un periodo de tiempo determinado.”
    Agente (hazard): evento, fenómeno físico o humano,
      que puede provocar daños

    Incertidumbre (likelihood): Probabilidad de que un
      agente se produzca con una magnitud dada en una
      región y en un intervalo de tiempo determinado.

    Exposición (exposure): zona física que se ve
      afectada ante un evento del agente.

    Vulnerabilidad (vulnerability): Características de la
      región que condicionan la sensibilidad y la
      resiliencia de la zona a los impactos de los agentes.
                                                                            2. Metodología General
Metodología desarrollada
                                                       para la evaluación del Riesgo

Definición matemática genérica:


         R               f Z ( z )E ( z )V ( z )dz ,
                             Esperanza del daño


              f z ( z)


                                                          Vulnerabilidad

                                                         Exposición



                                                       Valor del agente

                                                                      2. Metodología General
Metodología desarrollada
                                                                    para la evaluación del Riesgo

                                 Peligrosidad
  Riesgo                                                            Exposición               Vulnerabilidad
                         Dinámicas              Impactos




                   =                                            x                      x



                                   Incertidumbre                       Tipología
 Escenarios                                                                                     Funciones del
                                                                      costera de
                       Tendencias debidas al cambio climático                                  tramo de costa
                                                                        interés

Extrapolación de                                                    Playas, puertos,               V física
  tendencias                                                         corales, frente
                                                                      urbano, etc.               V ecológica
  Escenarios
                                                                                              V socioeconómica




                                                                                           2. Metodología General
ESCALAS ESPACIALES DE LOS
                                                       ESTUDIOS DE RIESGO

   90 m




1. Cálculos a
resolución de 90x90
m2 (resolución del
MDT)

               2. Resultados de agentes,
               impactos y vulnerabilidad, a 5
               kms
                                                   3. Agregación de resultados a
                                                   50 kms y países


                                                                        2. Metodología
ESCALAS TEMPORALES DE LOS
                                                                              ESTUDIOS DE RIESGO

                                                    Año inicial - Año horizonte
                                             2010                   2040                  2070                  2100
                                                   LONG-TERM TRENDS                               A1B, A2, B1
       1948                     1990 2000                                                            GCM


                                            2010         2025                  2055                  2085

Técnicas estadísticas utilizadas:
                                               Ventajas de las tendencias estadísticas:
- Regresión lineal                             Basadas en datos del pasado
- Regresión no lineal                          Incluye la determinación de la incertidumbre asociada
- Análisis Componentes Principales             Pueden incluir patrones espaciales (T-EOFs)
- Modelos extremos no estacionarios            Permite el análisis en términos de probabilidad
- Redes neuronales autoorganizativas
- Regresión espacial (trend-eofs)              Desventajas:

                                                    Sólo aplicables para un periodo en el futuro tan largo como el
                                                     considerado hacia el pasado
1950              2011
                                                    No reflejan cambios futuros que no estén ocurriendo en los
              Extrapolación de tendencias            registros de las observaciones actualmente
                                                    ¿Realmente son tendencias o pueden ser fluctuaciones aleatorias
                                                     de largo-plazo? (se necesitan series temporales muy largas)
Cálculo de tendencias

                                                                          Régimen medio
f ( x)                                                                              • Análisis lineal y cuadrático
                                                                                    • Local y Trend-EOF


                                                                                Trend-EOF:
                                x
                                                                                - Reduces uncertainty
f ( x)
                                                                                - Empirical ortogonal functions, widely used in atmospheric science, are
                                                                                  unable in general to capture trends.
                                                                                - Excludes induced effects of inter-annual variability in trends estimation
                                                                                  like ENSO related variations.
                                                                                - Identifies: (1) the trend as the signal of the geo-physical variable with
                                x                                                 maximum monotonicity (capturing trends with their local slow variation
                                                                                  feature) and (2) the related spatial pattern




                                                                          Extremos
                                                1/
                                        x
          H ( x; , , )   exp    1                         t                     t
                                                                      0   LT

                                                     1/           0                   Distribución generalizada de Pareto (GPD) – Poisson (P)
                                            x
         Pr max Yi   x    exp       1                         0
            1 i N

                                                                               Hannachi, 2007 International Journal o Climatology, 27, 1-15. Pattern hunting in climate: a
                                                                               new method for finding trends in gridded climate data.

                                                                               Menéndez et al. 2008. Variability of extremes wave heights in the northeast Pacific Ocean
                                                                               based on buoy measurements
Dinámicas                • Inundación costera                   Impactos
                 • Oleaje
                 • Marea meteorológica (Storm surge)                     • Erosión de playas
                 • Ascenso del Nivel del mar                             • Actividad portuaria y fiabilidad de obras
                                                                          marítimas
                 • Temperatura superficial del mar
                                                                         • Blanqueo de coral
Peligrosidad     • Temperatura del aire en superficie
                 • Salinidad                                             • Tranporte sedimentario potencial (marino y
(Dinámicas &                                                              eólico)
                 •…
  Impactos)                                                              •…




                 • Distribución de la población
                 • Usos del suelo y superficie afectada
                 • Tipología de la costa (características de las playas, defensas costeras, infraestructuras porturarias, frente
                  marítimo urbanizado, etc. )
                 • Clasificación y distribución de los ecosistemas
                 • Índices de vulnerabilidad ecológica
Exposición &     • Infraestructuras (Carreteras & Ferrocarriles)
Vulnerabilidad   •…




                 •   Inundación costera
                 •   Erosión de playas (Afección al turismo y a la protección costera)
                 •   Puertos (operatividad y fiabilidad)
                 •   Blanqueo del coral
                 •   …
   Riesgo


                                              ACTUAL Y FUTURO
Influencia de la variabilidad
                                                                     climática interanual

SITUACIÓN ACTUAL DE INFLUENCIAS CLIMÁTICAS DE ESCALA INTERANUAL:

        • Alta incertidumbre en la predecibilidad a largo plazo (proyecciones de escenarios)

        • No hay conclusiones sobre el aumento o disminución de la frecuencia e intensidad de
        eventos ENSO

        • Es fundamental considerar el ENSO en el análisis del riesgo

        • Propuesta: Descripción actual y análisis del riesgo actual

               SAM    NIÑO3     SOI     AMO     TSA      NTA     CAR
  Hs                                                                         Análisis Influencia actual
  HS95
  HSmax
   FE

  MM95%                                                                       Desfase temporal
  NMM
Técnica de análisis de los cambios
               IMPACTO                                         Variables implicadas
                                                                                                                                  de largo plazo
Inundación permanente                      Subida del nivel del mar (SLR)                                              Tendencias estadísticas de largo plazo

Inundación temporal                        Storm surge, subida del nivel del mar, marea astronómica,                   Tendencias estadísticas de largo plazo
                                           setup del oleaje y estacionalidad del nivel del mar

Erosión de playas                          Hs12, subida del nivel del mar, dirección del flujo medio de                Tendencias estadísticas de largo plazo
                                           energía
Actividad portuaria                        Rebase y condiciones de oleaje                                              Tendencias estadísticas de largo plazo

Seguridad de obras marítimas               Alturas de ola extremas                                                     Modelos de extremos no estacionarios

Blanqueo de coral                          Temperatura superficial del mar                                             Tendencias estadísticas de largo plazo

Transporte potencial sedimentario          Oleaje y viento                                                             Tendencias basadas en perturbaciones


                                      Situaciones consideradas para los impactos
        Escenario                     Año objetivo                                Método                                        Dinámicas consideradas

              A                2040                           Tendencias estadísticas                                Todas las analizadas
              B                2050                           Tendencias estadísticas                                Todas las analizadas
             C                 2070                           Tendencias estadísticas                                Todas las analizadas
             D                 2100                           IPCC escenario1                                        SLR=0.5 m
              E                2100                           IPCC escenario2                                        SLR = 1 m
                    F1         2010                           Niño98                                                 SLR
    F
                    F2         2100                           Niño98 + IPCC escenario                                SLRN + 1 m
                    G1         2010                           Niña89                                                 SLR
    G
                    G2         2100                           Niña89 + IPCC escenario                                SLRN + 1 m
                    H1         2010                           Huracanes                                              Nivel de inundación
    H
                    H2         2100                           Huracanes + IPCC escenario                             Nivel de inundación + 1 m
                                                                     1)   Considerando 0.5 m como valor medio del escenario IPCC A1F1 en 2100
                                                                     2)   Considerando 1 m como el nivel más alto de los intervalos de confianza de los escenarios IPCC
                                                                          AR4 y según Vermeer and Rahmstorf 2009
1. Objetivo

               2. Metodología general

               3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC
PELIGROSIDAD
               4. Análisis de impactos

               5. Análisis de vulnerabilidad

               6. Determinación del riesgo

               7. Conclusiones
1. Objetivo

                        2. Metodología general

                        3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC
         PELIGROSIDAD
                        4. Análisis de impactos
                                            Celdas de 5 Km
                        5. Análisis de vulnerabilidad

                        6. Determinación del riesgo

                        7. Conclusiones




DINAMICAS. SITUACION ACTUAL
RELACIONES ENTRE
                                                                   DINÁMICAS Y VARIABLES
Variables climáticas atmosféricos    Variables climáticas oceánicos Geometría de la costa

Temp    Humedad      Precip.    Viento    SLP     SST     SLR          Nivel z   Costa      Batimetria

                 Escorrentía        M.Meteor.     NMM           RSLR
                                                                                  Marea astronómica
                                                Nivel del mar

                       Clima marítimo-Offshore

                                     Clima marítimo costa

                                          Nivel de inundación
DINÁMICAS
                                                                                                                               CONSIDERADAS
                                                                                                                            Covertura
                          DINÁMICAS                           Impactos sobre                  Fuente de información                      Tipo de datos
                                                                                                                            temporal
                         Nivel medio del mar            Erosión de las playas,              Observaciones de satélite,
                                                        inundación costera y actividad      registros de mareógrafos       1950-2009    Instrumental
                                                        portuaria                           (UHSLC), CSIRO
Variables meteo-
oceanográficas




                         Temperatura superficial del
                                                        Blanqueo de coral                   ERSSTv3 - NOAA                 1950-2009    Instrumental
                         mar
                         Salinidad                      -                                   Reanálisis NCEP-GODAS          1948-2008    Numérico
                         Temperatura del aire en                                            GISS-NASA y reanálisis                      Numérico&
                                                        -                                                                  1948-2008
                         superficie                                                         atmosférico NCEP-NCAR                       Instrumental
                                                        Transporte potencial de             Reanálisis atmosférico NCEP-                Numérico
                         Viento                                                                                            1948-2008
                                                        sedimentos                          NCAR

                         Oleaje (media mensual,
    Variables costeras




                                                        Coastal flooding, coastal           Reanálisis GOW (IHC)
                         máxima mensual, Hs12,                                                                                          Numérico&
                                                        erosion, port activity, potential   Boyas (NOAA and OPPE)          1948-2008
                         dirección del flujo medio de                                                                                   Instrumental
                                                        sediment transport                  Datos de satélites
                         energía)

                                                                                            Reanálisis GOS (IHC)                        Numérico&
                         Storm surge                    Coastal flooding                                                   1948-2008
                                                                                            Mareógrafos (UHSLC)                         Instrumental
                         Marea astronómica              Coastal flooding                    TPXO                                        Numérico
                                                        Coastal flooding and port                                                       Numérico&
extremos
Eventos




                         Oleaje                                                             Reanálisis GOW (IHC)           1948-2008
                                                        design                                                                          Instrumental
                                                                                            Reanálisis GOS (IHC)           1948-2008    Numérico&
                         Storm surge                    Coastal flooding
                                                                                            Mareógrafos (UHSLC)                         Instrumental
                                                                                            Derivados de registros de
                         Viento                         -                                                                  1950-2008    Numérico
                                                                                            parámetros (NOAA)
    Huracanes




                                                        Coastal flooding and port           Derivados de registros de
                         Oleaje                                                                                            1950-2008    Numérico
                                                        activity and design                 parámetros (NOAA)
                                                                                            Derivados de registros de
                         Storm Surge                    Coastal flooding                                                   1950-2008    Numérico
                                                                                            parámetros (NOAA)
Reanálisis de oleaje GOW                                      BASES DE DATOS
                                                                                                    GENERADAS
                                                                      Base de datos númérica (desde 1948) que incorpora
                                                                      identificación y filtrado de outliers y correcciónes con
                                                                                                               datos de satélite
                                                                                                                           1.5ºx1º
  Validación preliminar en boyas




                                                                                                                    Caribe: 0.25x0.25
                                                                                                         Atlántico y Pacífico: 0.5x0.5


                                                                                        Validación con satélite




Minguez et al. 2011a. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. Directional
Calibration of Wave Reanalysis Databases using Instrumental Data.

Minguez et al. 2011b. Regression Models for Outlier Identification (Hurricanes and
Typhoons) in Wave Hindcast Databases. Submitted to JTECH.
Reanálisis de oleaje GOW   BASES DE DATOS
                              GENERADAS
Reanálisis de marea met. (storm surge)   BASES DE DATOS
                   GOS                         GENERADAS


Base de datos númérica (desde 1948)




                    ALyC: 0.25ºx0.25º
             Validación con mareógrafos
Generador de series horarias de marea   BASES DE DATOS
     astronómica GOT (TOPEX)               GENERADAS
Representación gráfica de los resultados en   BASES DE DATOS
          un sistema WEB/GIS)                    GENERADAS
Resumen de dinámicas punto a punto   ~1.500 puntos y 100
                                           puertos
Atlas de dinámicas




Dirección del Flujo medio
  de energía del oleaje
1. Objetivo

                     2. Metodología general

                     3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC
      PELIGROSIDAD
                     4. Análisis de impactos
                                         Celdas de 5 Km
                     5. Análisis de vulnerabilidad

                     6. Determinación del riesgo

                     7. Conclusiones




DINAMICAS. TENDENCIAS
Church et al. (2004))

                                                                                                ASCENSO DEL NIVEL DEL
                                                                                                        MAR




                   Nivel medio global


                  Subsidencia (mm/yr)                                               2010-2040                              2040-2070




                                                                                          Tendencia media de SLR (mm/yr)


Peltier, W.R., 2000. ICE4G (VM2) Glacial Isostatic Adjustment Corrections, in Sea
Level Rise; History and Consequences, Douglas, B.C., Kearney, M.S.,and S.P.
Leatherman (Eds.), Academic Press, San Diego.
TENDENCIAS                               Ejemplo:
                                                                           Tendencias en el clima marítimo
                                                                   GOW




         Tendencias en la altura media                            Tendencias en la dirección
         anual                                                    del flujo medio de energía




Gow – IHC 2011.
Young et al. 2011. Global Trends in Wind Speed and Wave Height.
Science.
En términos relativos,
        estas tendencias significan:
                                                                             dHs12/Hs12 (%)
                                                                  2040           2050           2070
                                              Rio Janeiro (BRA)          7.32           9.76       14.64
                                              Santos (BRA)               8.54        11.39         17.09
                                              Montevideo (URY)       20.18           26.91         40.36
                                              Machala (ECU)          10.01           13.35         20.02
                                              Ensenada (MEX)         12.29           16.39         24.58
                                              Cancun (MEX)               7.76        10.34         15.52
                                              Caracas (VEN)              -1.74          -2.32          -3.49
                                              P.Sta Cruz (ARG)           -2.81          -3.74          -5.61




           Hs12 está relacionada con el perfil de equilibrio de las playas.
                 Cambios en la Hs12 significan erosión costera.
EXTREMOS, Hs
                                                                                                                                                        Ejemplo:
                                                                                                        Variación de la función de densidad de
                                                                                                            probabilidad en La Libertad (MEX):




Análisis comparativo de los extremos
                                                               Tr ( Hs Tr=50 años) [años]           Tr ( Hs Tr=100 años) [años]           Tr ( Hs Tr=500 años) [años]
en 5 puntos:
                                                         2010       2025      2055      2085     2010     2025      2055      2085     2010     2025      2055      2085
             - Barbados                  Barbados         50         47        42           37   100       94        82           72   500      461       391       333
             - Montevideo               Montevideo        50         46        38           32   100       92        79           66   500      470       415       364

             - Sao Paulo                 Sao Paulo        50         29        11           5    100       56        20           8    500      247        70           24

                                        La Libertad       50         29        10           4    100       56        18           6    500      267        79           24
             - La Libertad
                                       Baja California    50         41        27           18   100       82        55           36   500      408       272       181
             - Baja California
                                                                   Análisis basado en un análisis de extremos GEV de máximos mensual



                                                                      Menéndez et al. 2008. Variability of extremes wave heights in the northeast Pacific Ocean
                                                                      based on buoy measurements
Storm Surge




GOS – IHC 2011
Influencia sobre las
                                 dinámicas de diferentes
                                    índices climáticos

                  Correlación con el nivel del mar




      Alta
correlación del
 nivel del mar
    con el
  fenómeno
    ENSO
Influencia sobre las
Correlación con la dirección del flujo   dinámicas de diferentes
         medio de energía                   índices climáticos
1. Objetivo

                  2. Metodología general

                  3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC
   PELIGROSIDAD
                  4. Análisis de impactos
                                      Celdas de 5 Km
                  5. Análisis de vulnerabilidad

                  6. Determinación del riesgo

                  7. Conclusiones




IMPACTOS
Técnica de análisis de los cambios
               IMPACTO                                         Variables implicadas
                                                                                                                                  de largo plazo
Inundación permanente                      Subida del nivel del mar (SLR)                                              Tendencias estadísticas de largo plazo

Inundación temporal                        Storm surge, subida del nivel del mar, marea astronómica,                   Tendencias estadísticas de largo plazo
                                           setup del oleaje y estacionalidad del nivel del mar

Erosión de playas                          Hs12, subida del nivel del mar, dirección del flujo medio de                Tendencias estadísticas de largo plazo
                                           energía
Actividad portuaria                        Rebase y condiciones de oleaje                                              Tendencias estadísticas de largo plazo

Seguridad de obras marítimas               Alturas de ola extremas                                                     Modelos de extremos no estacionarios

Blanqueo de coral                          Temperatura superficial del mar                                             Tendencias estadísticas de largo plazo

Transporte potencial sedimentario          Oleaje y viento                                                             Tendencias basadas en perturbaciones


                                      Situaciones consideradas para los impactos
        Escenario                     Año objetivo                                Método                                        Dinámicas consideradas

              A                2040                           Tendencias estadísticas                                Todas las analizadas
              B                2050                           Tendencias estadísticas                                Todas las analizadas
             C                 2070                           Tendencias estadísticas                                Todas las analizadas
             D                 2100                           IPCC escenario1                                        SLR=0.5 m
              E                2100                           IPCC escenario2                                        SLR = 1 m
                    F1         2010                           Niño98                                                 SLR
    F
                    F2         2100                           Niño98 + IPCC escenario                                SLRN + 1 m
                    G1         2010                           Niña89                                                 SLR
    G
                    G2         2100                           Niña89 + IPCC escenario                                SLRN + 1 m
                    H1         2010                           Huracanes                                              Nivel de inundación
    H
                    H2         2100                           Huracanes + IPCC escenario                             Nivel de inundación + 1 m
                                                                     1)   Considerando 0.5 m como valor medio del escenario IPCC A1F1 en 2100
                                                                     2)   Considerando 1 m como el nivel más alto de los intervalos de confianza de los escenarios IPCC
                                                                          AR4 y según Vermeer and Rahmstorf 2009
EVENTOS DE INUNDACIÓN
                                     COSTERA
       Cota de inundación (t) = Nivel medio + Marea astronómica + Storm Surge + Set-up oleaje


                                                                                Series temporales horarias del reanálisis
Periodo de retorno: 500 años                                                    GOS (IHC)




                                                                                cm/yr
                                       m




                                            Cambio en el periodo de retorno
                                             2010         2040       2070
                        Rio Janeiro (BRA)           500       83.1       18.8
                        Montevideo (URY)            500      237.6      113.0
                        Valparaiso (CHL)            500      180.9       71.1
                        Veracruz (MEX)              500      448.4      401.6
                        Cancun (MEX)                500      437.0      381.2
                        Caracas (VEN)               500      140.2       46.8


                           Los periodos de retorno disminuyen
Ascenso relativo del nivel del mar para 2070
                          INUNDACIÓN PERMANENTE                                               (SLR y subsidencia)




                                    Población afectada por la subida del
                                               nivel del mar
                                     Ascenso de 1m Ascenso de 2 m
           Rio Janeiro (BRA)                        0                 0
           Santos (BRA)                             0                 0
           Montevideo (URY)                      3716              3992
           S.Jose (CRI)                            40               104
           Bridgetown (BRB)                      1341              2148
           Fortaleza (BRA)                        787               791


Población afectada por un aumento          Población afectada por el valor de la
     del nivel del mar de 1 m              tendencia del nivel del mar en 2070




                                                                                               persons
ACTIVIDAD PORTUARIA
EROSIÓN DE PLAYAS

                                                           Valor medio de erosión (m)
                                                           2040      2050        2070
                                   Rio Janeiro (BRA)          18.7      24.9        37.4
                                   Santos (BRA)               19.0      25.3        37.9
                                   Montevideo (URY)           19.6      26.1        39.1
                                   La Libertad (ECU)          13.9      18.5        27.8
                                   Acapulco (MEX)             19.5      26.0        39.0
                                   Ensenada (MEX)             11.1      14.8        22.1
                                   Cancun (MEX)               15.3      20.4        30.6
                                   Fortaleza (BRA)            15.5      20.6        30.9




                            m/yr
    0.15    0.3       0.8              ¿Cuál es la probabilidad de erosión >25 m con un
           D50 (mm)                                   aumento del nivel del mar de 1m?
                                                 (Dependiendo de la variación de Hs12)
1. Objetivo

2. Metodología general

3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC

4. Análisis de impactos

5. Análisis de vulnerabilidad

6. Determinación del riesgo

7. Conclusiones
¿Cómo determinar la Vulnerabilidad?
                                                Medio Físico (VF) [Modelado]
             Vulnerabilidad                     Medio Ecológico (VECO)
                                                Medio Socioeconómico (VSE)

              F     ECO   SE               ECO   SE                         SI  ECO                    SE
Vnm      f (Vnm , Vnm , Vnm )         f (Vnm , Vnm )                      I nm Dnm                    Dnm

                                                            Ecológica               Socio-Económica
       ECO        SI
  V   nm      I   nm
                               ECO
                              Dnm       es el valor de los ecosistemas ($ m-2año-1)(1) que tiene la celda n,m;
    SE        ECO       SE
  Vnm        Dnm       Dnm     SE
                              Dnm    es el valor de las actividades y usos (($ m-2año-1) que tiene la celda n,m
Análisis de vulnerabilidad




Corales                       Análisis
                              Espaciales

Limites Administrativos


Ecosistemas

Tipos de suelo


MDT, …..




Mundo Real
Datos analizados

             SECTOR                    TIPO DE DATOS                               FUENTE DE INFORMACIÓN
Socioeconómica              Usos del suelo                            Land Cover

Socioeconómica              Tipos de suelo                            Glob Cover

Ecológica                   Áreas protegidas                          WDPA y UNEP

Ecologic                    Ecosystem types                           UNEP-WCMC and RAMSAR Sites

Ecológica                   Amenaza de los ecosistemas                WWF

Socioeconómica              Densidad de población                     CIESIN
Socioeconómica              PIB                                       CIESIN & World Bank
Socioeconómica              Estadísticas nacionales                   CEPAL-STAT
Socioeconómica              Ranking de puertos en ALyC                CEPAL

Socio-economic              Roads                                     Digital Chart of the World

Socio-economic              Railways                                  Digital Chart of the World

Socioeconómica              Producción y explotación agrícola y       FAO & ONU
                            mederera
Socioeconómica
                            Accesibilidad a núcleos de población      ONU

Ecológica y Socieconómica   Arrecifes de coral                        WRI

Configuración física        Configuración costera                     IHC

Configuración física        Tipologías de playas                      IHC

Configuración física        Ciudades con frente marítimo              IHC

Configuración física        Principales obras de defensa portuarias   IHC
& socioeconómica

Configuración física        Desembocaduras                            IHC
Cota Inundación 10m
   Cota Inundación 5m
   Cota Inundación 1m
   Línea de Costa
   Unidades de Estudio




              15 km




Modelo Digital del Terreno




                      5. Análisis de vulnerabilidad
11 - Irrigated croplands
Tipos de suelo    14 - Rainfed croplands
                  20 - Mosaic Croplands/Vegetation
                  30 - Mosaic Vegetation/Croplands
                  40 - Closed to open broadleaved evergreen or semi-deciduous forest
                  50 - Closed broadleaved deciduous forest
                  60 - Open broadleaved deciduous forest
                  70 - Closed needleleaved evergreen forest
                  90 - Open needleleaved deciduous or evergreen forest
                  100 - Closed to open mixed broadleaved and needleleaved forest
                  110 - Mosaic Forest-Shrubland/Grassland
                  120 - Mosaic Grassland/Forest-Shrubland
                  130 - Closed to open shrubland
                  140 - Closed to open grassland
                  150 - Sparse vegetation
                  160 - Closed to open broadleaved forest regularly flooded (fresh-brackish water)
                  170 - Closed broadleaved forest permanently flooded (saline-brackish water)
                  180 - Closed to open vegetation regularly flooded
                  190 - Artificial areas
                  200 - Bare areas
                  210 - Water bodies
                  220 - Permanent snow and ice
                  230 - No data
 Inundación 10m




                                                                                Tipos de Suelo
                                                                                Afectados por
                                                                                10m de Inundación
                                                                                        EVALUACIÓN DEL RIESGO
Distribución de la
    población




    Ferrocarriles
(en número de unidades de
     estudio afectadas)
1. Objetivo

2. Metodología general

3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC

4. Análisis de impactos

5. Análisis de vulnerabilidad

6. Determinación del riesgo

7. Conclusiones
Rhmj o Rhmk




Tramo de costa:
                  Impacto del Agente “h” en el Sector “j”




m=1,…, Nm
                  en toda la costa


                                Tramos de un país:
                                                            m   c




                                                Impacto del Agente “h” en el tramo
                                                “m”




                                       Impacto del Cambio climático en el Sector
                                       “j” en el tramo “m”
Riesgo en infraestructuras portuarias (diques)
  Peligrosidad                Exposición    Vulnerabilidad


                                                     Diques de abrigo de los
                                                            puertos




                                           Nivel de riesgo




Probabilidad de fallo
Riesgo en playas

Recurso: playas tratadas como obras marítimas que “defienden” una población adyacente
Valoración: en términos de personas afectadas (hasta cota 10m)

                                2040                                        2070
Riesgo por ascenso del
                            Nivel del Mar


(SLR) of 1 m or
 more by 2100
  Nicholls, 2010
Celdas de 5 Km




CONCLUSIONES
1. Se ha definido el clima marítimo Offshore en ALyC determinando el Régimen Medio y el
   Régimen extremal de oleaje, Storm Surge, Cota de inundación y Marea Astronómica en aprox.
   1500 puntos, entre ellos los 100 puertos de mayor producción en la región.
2. Esta información constituye el mejor paquete de datos, a efectos de análisis de clima marítimo,
   en América Latina y el Caribe respecto a oleaje y Storm Surge, hasta ahora inexistente.
3. Con el estudio de la influencia de varios patrones climáticos se caracteriza y colabora al
   conocimiento sobre la variabilidad climática en ALyC y la influencia de patrones climáticos sobre el
   nivel del mar, oleaje y Storm Surge en la región.
4. Se han evaluado tendencias estadísticas de largo plazo de las dinámicas, tanto las generadas
   propias como otras disponibles de fuentes externas para configurar la dinámica costera en
   conjunto en ALyC. Frente a otras alternativas, las técnicas usadas están especialmente indicadas
   para el análisis de tendencias espaciales.
5. Se ha analizado la vulnerabilidad frente a Cambio Climático en la región, en el marco de un
   estudio de alcance de Macro-escala.
6. Se han analizado impactos en las costas de ALyC frente a diversos agentes costeros,
   estudiando entre otros impactos los asociados a las playas, puertos, ecosistemas, poblaciones,
   etc.
7. Igualmente, se ha realizado una análisis del riesgo actual y el asociado a Cambio Climático de
   los impactos estudiados, en aplicación de una metodología integral de análisis del riesgo,
   aplicable a cualquier escala de estudio y fenómeno físico.
•   Dynamics are changing in ALyC and, as result, impacts will be derived in the next decades.

•   Wave climate and related variables are changing linearly while other variables (sea temperature, sea
    level rise, salinity) are experimenting an acceleration in the last decades.

•   Regarding sea level rise, statistical trends show a widespread increase in the mean sea level reaching
    less than 0.2 m in average for 2070. However, in a scenario of 1 m of increase, many population and
    ecosystems will be affected in a non-homogeneous way for each area. Concerning sea level rise, inter-
    annual variability is an important factor to be taken into account in the region as, for instance, in Ecuador
    the Niño of 1998 supposed more than 2 times the expected statistical increased in sea level.

•   Wave climate is changing although an increase will not be generalized. For instance, an increment of
    0.5 m in the Hs12 will increase the probability of occurrence in about 0.5 and 0.7 in South of Brazil and
    Montevideo respectively, for example.

•   Not only the mean conditions are changing but also wave extremes are being modified. Extreme waves
    will not be so rare (lower return periods) in the future. This translates in a reduction of port reliability.

•   Note that the same trend means different consequences in different zones. Uruguay will suffer of
    higher waves but can not be considered as a severe wave climate region. This translates in an
    important relative increment in the dynamics.

•   Storm surge shows changes in the extreme values. Although Montevideo presents the highest values
    of SS for a return period of 500 years and will experiment the greatest trend, in terms of probability of
    future extreme surges, it will not be the most affected area. For instance, South of Brazil and Chile, will
    be more affected in terms of extreme events recurrence.
•   Extreme flooding levels will not be so rare in a few decades. South of Brazil and Uruguay, which
    present the highest return periods in coastal flooding, are also experimenting the greatest increase of
    the studied domain.

•   Population distribution is a factor that will imply different consequences in a scenario of 1 m rise of
    sea level. Argentina presents few people living below 1 m influenced area (though it is the 2nd country
    with people living in the coastal zone) compared with Brazil where the highest percentage are living in
    that range.

•   Beaches will suffer of widespread erosion in long-term induced by a sea level rise and the
    modification in wave heights intensity and direction. For instance, values between 10 and 20 m of
    erosion, in the long-term, are expected in most of the domain for 2014. Tourism and defensive
    functions of beaches will be at risk.

•   Coastal typology must be taken into account for evaluation of coastal risk, as one function of
    beaches is the protection of adjacent urbanized and consolidated urban areas. Brazil and the
    Caribbean areas will be at higher risk of erosion and flooding in the urbanized low-lying areas
    adjacent to the sea.

•   Coral reefs, already very stressed in the region, will be exposed to increments in the sea temperature
    and probability of bleaching will be higher. Coral reefs in other areas, like Brazil, not currently affected
    by bleaching usually is expected to be as the probability of one degree of increment in the
    temperature is specially expected in that area.

•   Port reliability and operability will be affected as the extreme and mean wave regime is being
    modified.

•   Inter-annual variability seems to be significant for the variables analyzed. The simple model
    proposed for the study of the influence of the climate indices can account for changes in the variables
    per unit of change in the anomaly of a certain index.
Resumen C3 A 05 2011

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Resumen C3 A 05 2011

  • 1. Estudio Regional de los efectos del Cambio Climático en las Costas de América Latina y el Caribe (ALyC)
  • 2. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC 4. Análisis de impactos 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones
  • 3. OBJETIVO DEL ESTUDIO ~72.400 kms Ámbito de estudio: América Latina y Caribe Evaluar : 1. Dinámicas 2. Tendencias de las dinámicas 3. Vulnerabilidad frente a CC 4. Impactos en las costas asociados al CC 5. Riesgo asociado al CC
  • 4. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC 4. Análisis de impactos 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones
  • 5. Metodología desarrollada para la evaluación del Riesgo RIESGO: “La probabilidad de pérdidas catastróficas o las pérdidas esperadas debido a los efectos sufridos como consecuencia de la actuación de un agente sobre una región en un periodo de tiempo determinado.” Agente (hazard): evento, fenómeno físico o humano, que puede provocar daños Incertidumbre (likelihood): Probabilidad de que un agente se produzca con una magnitud dada en una región y en un intervalo de tiempo determinado. Exposición (exposure): zona física que se ve afectada ante un evento del agente. Vulnerabilidad (vulnerability): Características de la región que condicionan la sensibilidad y la resiliencia de la zona a los impactos de los agentes. 2. Metodología General
  • 6. Metodología desarrollada para la evaluación del Riesgo Definición matemática genérica: R f Z ( z )E ( z )V ( z )dz , Esperanza del daño f z ( z) Vulnerabilidad Exposición Valor del agente 2. Metodología General
  • 7. Metodología desarrollada para la evaluación del Riesgo Peligrosidad Riesgo Exposición Vulnerabilidad Dinámicas Impactos = x x Incertidumbre Tipología Escenarios Funciones del costera de Tendencias debidas al cambio climático tramo de costa interés Extrapolación de Playas, puertos, V física tendencias corales, frente urbano, etc. V ecológica Escenarios V socioeconómica 2. Metodología General
  • 8. ESCALAS ESPACIALES DE LOS ESTUDIOS DE RIESGO 90 m 1. Cálculos a resolución de 90x90 m2 (resolución del MDT) 2. Resultados de agentes, impactos y vulnerabilidad, a 5 kms 3. Agregación de resultados a 50 kms y países 2. Metodología
  • 9. ESCALAS TEMPORALES DE LOS ESTUDIOS DE RIESGO Año inicial - Año horizonte 2010 2040 2070 2100 LONG-TERM TRENDS A1B, A2, B1 1948 1990 2000 GCM 2010 2025 2055 2085 Técnicas estadísticas utilizadas: Ventajas de las tendencias estadísticas: - Regresión lineal Basadas en datos del pasado - Regresión no lineal Incluye la determinación de la incertidumbre asociada - Análisis Componentes Principales Pueden incluir patrones espaciales (T-EOFs) - Modelos extremos no estacionarios Permite el análisis en términos de probabilidad - Redes neuronales autoorganizativas - Regresión espacial (trend-eofs) Desventajas:  Sólo aplicables para un periodo en el futuro tan largo como el considerado hacia el pasado 1950 2011  No reflejan cambios futuros que no estén ocurriendo en los Extrapolación de tendencias registros de las observaciones actualmente  ¿Realmente son tendencias o pueden ser fluctuaciones aleatorias de largo-plazo? (se necesitan series temporales muy largas)
  • 10. Cálculo de tendencias Régimen medio f ( x) • Análisis lineal y cuadrático • Local y Trend-EOF Trend-EOF: x - Reduces uncertainty f ( x) - Empirical ortogonal functions, widely used in atmospheric science, are unable in general to capture trends. - Excludes induced effects of inter-annual variability in trends estimation like ENSO related variations. - Identifies: (1) the trend as the signal of the geo-physical variable with x maximum monotonicity (capturing trends with their local slow variation feature) and (2) the related spatial pattern Extremos 1/ x H ( x; , , ) exp 1 t t 0 LT 1/ 0 Distribución generalizada de Pareto (GPD) – Poisson (P) x Pr max Yi x exp 1 0 1 i N Hannachi, 2007 International Journal o Climatology, 27, 1-15. Pattern hunting in climate: a new method for finding trends in gridded climate data. Menéndez et al. 2008. Variability of extremes wave heights in the northeast Pacific Ocean based on buoy measurements
  • 11. Dinámicas • Inundación costera Impactos • Oleaje • Marea meteorológica (Storm surge) • Erosión de playas • Ascenso del Nivel del mar • Actividad portuaria y fiabilidad de obras marítimas • Temperatura superficial del mar • Blanqueo de coral Peligrosidad • Temperatura del aire en superficie • Salinidad • Tranporte sedimentario potencial (marino y (Dinámicas & eólico) •… Impactos) •… • Distribución de la población • Usos del suelo y superficie afectada • Tipología de la costa (características de las playas, defensas costeras, infraestructuras porturarias, frente marítimo urbanizado, etc. ) • Clasificación y distribución de los ecosistemas • Índices de vulnerabilidad ecológica Exposición & • Infraestructuras (Carreteras & Ferrocarriles) Vulnerabilidad •… • Inundación costera • Erosión de playas (Afección al turismo y a la protección costera) • Puertos (operatividad y fiabilidad) • Blanqueo del coral • … Riesgo ACTUAL Y FUTURO
  • 12. Influencia de la variabilidad climática interanual SITUACIÓN ACTUAL DE INFLUENCIAS CLIMÁTICAS DE ESCALA INTERANUAL: • Alta incertidumbre en la predecibilidad a largo plazo (proyecciones de escenarios) • No hay conclusiones sobre el aumento o disminución de la frecuencia e intensidad de eventos ENSO • Es fundamental considerar el ENSO en el análisis del riesgo • Propuesta: Descripción actual y análisis del riesgo actual SAM NIÑO3 SOI AMO TSA NTA CAR Hs Análisis Influencia actual HS95 HSmax FE MM95% Desfase temporal NMM
  • 13. Técnica de análisis de los cambios IMPACTO Variables implicadas de largo plazo Inundación permanente Subida del nivel del mar (SLR) Tendencias estadísticas de largo plazo Inundación temporal Storm surge, subida del nivel del mar, marea astronómica, Tendencias estadísticas de largo plazo setup del oleaje y estacionalidad del nivel del mar Erosión de playas Hs12, subida del nivel del mar, dirección del flujo medio de Tendencias estadísticas de largo plazo energía Actividad portuaria Rebase y condiciones de oleaje Tendencias estadísticas de largo plazo Seguridad de obras marítimas Alturas de ola extremas Modelos de extremos no estacionarios Blanqueo de coral Temperatura superficial del mar Tendencias estadísticas de largo plazo Transporte potencial sedimentario Oleaje y viento Tendencias basadas en perturbaciones Situaciones consideradas para los impactos Escenario Año objetivo Método Dinámicas consideradas A 2040 Tendencias estadísticas Todas las analizadas B 2050 Tendencias estadísticas Todas las analizadas C 2070 Tendencias estadísticas Todas las analizadas D 2100 IPCC escenario1 SLR=0.5 m E 2100 IPCC escenario2 SLR = 1 m F1 2010 Niño98 SLR F F2 2100 Niño98 + IPCC escenario SLRN + 1 m G1 2010 Niña89 SLR G G2 2100 Niña89 + IPCC escenario SLRN + 1 m H1 2010 Huracanes Nivel de inundación H H2 2100 Huracanes + IPCC escenario Nivel de inundación + 1 m 1) Considerando 0.5 m como valor medio del escenario IPCC A1F1 en 2100 2) Considerando 1 m como el nivel más alto de los intervalos de confianza de los escenarios IPCC AR4 y según Vermeer and Rahmstorf 2009
  • 14. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC PELIGROSIDAD 4. Análisis de impactos 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones
  • 15. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC PELIGROSIDAD 4. Análisis de impactos Celdas de 5 Km 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones DINAMICAS. SITUACION ACTUAL
  • 16. RELACIONES ENTRE DINÁMICAS Y VARIABLES Variables climáticas atmosféricos Variables climáticas oceánicos Geometría de la costa Temp Humedad Precip. Viento SLP SST SLR Nivel z Costa Batimetria Escorrentía M.Meteor. NMM RSLR Marea astronómica Nivel del mar Clima marítimo-Offshore Clima marítimo costa Nivel de inundación
  • 17. DINÁMICAS CONSIDERADAS Covertura DINÁMICAS Impactos sobre Fuente de información Tipo de datos temporal Nivel medio del mar Erosión de las playas, Observaciones de satélite, inundación costera y actividad registros de mareógrafos 1950-2009 Instrumental portuaria (UHSLC), CSIRO Variables meteo- oceanográficas Temperatura superficial del Blanqueo de coral ERSSTv3 - NOAA 1950-2009 Instrumental mar Salinidad - Reanálisis NCEP-GODAS 1948-2008 Numérico Temperatura del aire en GISS-NASA y reanálisis Numérico& - 1948-2008 superficie atmosférico NCEP-NCAR Instrumental Transporte potencial de Reanálisis atmosférico NCEP- Numérico Viento 1948-2008 sedimentos NCAR Oleaje (media mensual, Variables costeras Coastal flooding, coastal Reanálisis GOW (IHC) máxima mensual, Hs12, Numérico& erosion, port activity, potential Boyas (NOAA and OPPE) 1948-2008 dirección del flujo medio de Instrumental sediment transport Datos de satélites energía) Reanálisis GOS (IHC) Numérico& Storm surge Coastal flooding 1948-2008 Mareógrafos (UHSLC) Instrumental Marea astronómica Coastal flooding TPXO Numérico Coastal flooding and port Numérico& extremos Eventos Oleaje Reanálisis GOW (IHC) 1948-2008 design Instrumental Reanálisis GOS (IHC) 1948-2008 Numérico& Storm surge Coastal flooding Mareógrafos (UHSLC) Instrumental Derivados de registros de Viento - 1950-2008 Numérico parámetros (NOAA) Huracanes Coastal flooding and port Derivados de registros de Oleaje 1950-2008 Numérico activity and design parámetros (NOAA) Derivados de registros de Storm Surge Coastal flooding 1950-2008 Numérico parámetros (NOAA)
  • 18. Reanálisis de oleaje GOW BASES DE DATOS GENERADAS Base de datos númérica (desde 1948) que incorpora identificación y filtrado de outliers y correcciónes con datos de satélite 1.5ºx1º Validación preliminar en boyas Caribe: 0.25x0.25 Atlántico y Pacífico: 0.5x0.5 Validación con satélite Minguez et al. 2011a. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. Directional Calibration of Wave Reanalysis Databases using Instrumental Data. Minguez et al. 2011b. Regression Models for Outlier Identification (Hurricanes and Typhoons) in Wave Hindcast Databases. Submitted to JTECH.
  • 19. Reanálisis de oleaje GOW BASES DE DATOS GENERADAS
  • 20. Reanálisis de marea met. (storm surge) BASES DE DATOS GOS GENERADAS Base de datos númérica (desde 1948) ALyC: 0.25ºx0.25º Validación con mareógrafos
  • 21. Generador de series horarias de marea BASES DE DATOS astronómica GOT (TOPEX) GENERADAS
  • 22. Representación gráfica de los resultados en BASES DE DATOS un sistema WEB/GIS) GENERADAS
  • 23. Resumen de dinámicas punto a punto ~1.500 puntos y 100 puertos
  • 24. Atlas de dinámicas Dirección del Flujo medio de energía del oleaje
  • 25. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC PELIGROSIDAD 4. Análisis de impactos Celdas de 5 Km 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones DINAMICAS. TENDENCIAS
  • 26. Church et al. (2004)) ASCENSO DEL NIVEL DEL MAR Nivel medio global Subsidencia (mm/yr) 2010-2040 2040-2070 Tendencia media de SLR (mm/yr) Peltier, W.R., 2000. ICE4G (VM2) Glacial Isostatic Adjustment Corrections, in Sea Level Rise; History and Consequences, Douglas, B.C., Kearney, M.S.,and S.P. Leatherman (Eds.), Academic Press, San Diego.
  • 27. TENDENCIAS Ejemplo: Tendencias en el clima marítimo GOW Tendencias en la altura media Tendencias en la dirección anual del flujo medio de energía Gow – IHC 2011. Young et al. 2011. Global Trends in Wind Speed and Wave Height. Science.
  • 28. En términos relativos, estas tendencias significan: dHs12/Hs12 (%) 2040 2050 2070 Rio Janeiro (BRA) 7.32 9.76 14.64 Santos (BRA) 8.54 11.39 17.09 Montevideo (URY) 20.18 26.91 40.36 Machala (ECU) 10.01 13.35 20.02 Ensenada (MEX) 12.29 16.39 24.58 Cancun (MEX) 7.76 10.34 15.52 Caracas (VEN) -1.74 -2.32 -3.49 P.Sta Cruz (ARG) -2.81 -3.74 -5.61 Hs12 está relacionada con el perfil de equilibrio de las playas. Cambios en la Hs12 significan erosión costera.
  • 29. EXTREMOS, Hs Ejemplo: Variación de la función de densidad de probabilidad en La Libertad (MEX): Análisis comparativo de los extremos Tr ( Hs Tr=50 años) [años] Tr ( Hs Tr=100 años) [años] Tr ( Hs Tr=500 años) [años] en 5 puntos: 2010 2025 2055 2085 2010 2025 2055 2085 2010 2025 2055 2085 - Barbados Barbados 50 47 42 37 100 94 82 72 500 461 391 333 - Montevideo Montevideo 50 46 38 32 100 92 79 66 500 470 415 364 - Sao Paulo Sao Paulo 50 29 11 5 100 56 20 8 500 247 70 24 La Libertad 50 29 10 4 100 56 18 6 500 267 79 24 - La Libertad Baja California 50 41 27 18 100 82 55 36 500 408 272 181 - Baja California Análisis basado en un análisis de extremos GEV de máximos mensual Menéndez et al. 2008. Variability of extremes wave heights in the northeast Pacific Ocean based on buoy measurements
  • 31. Influencia sobre las dinámicas de diferentes índices climáticos Correlación con el nivel del mar Alta correlación del nivel del mar con el fenómeno ENSO
  • 32. Influencia sobre las Correlación con la dirección del flujo dinámicas de diferentes medio de energía índices climáticos
  • 33. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC PELIGROSIDAD 4. Análisis de impactos Celdas de 5 Km 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones IMPACTOS
  • 34. Técnica de análisis de los cambios IMPACTO Variables implicadas de largo plazo Inundación permanente Subida del nivel del mar (SLR) Tendencias estadísticas de largo plazo Inundación temporal Storm surge, subida del nivel del mar, marea astronómica, Tendencias estadísticas de largo plazo setup del oleaje y estacionalidad del nivel del mar Erosión de playas Hs12, subida del nivel del mar, dirección del flujo medio de Tendencias estadísticas de largo plazo energía Actividad portuaria Rebase y condiciones de oleaje Tendencias estadísticas de largo plazo Seguridad de obras marítimas Alturas de ola extremas Modelos de extremos no estacionarios Blanqueo de coral Temperatura superficial del mar Tendencias estadísticas de largo plazo Transporte potencial sedimentario Oleaje y viento Tendencias basadas en perturbaciones Situaciones consideradas para los impactos Escenario Año objetivo Método Dinámicas consideradas A 2040 Tendencias estadísticas Todas las analizadas B 2050 Tendencias estadísticas Todas las analizadas C 2070 Tendencias estadísticas Todas las analizadas D 2100 IPCC escenario1 SLR=0.5 m E 2100 IPCC escenario2 SLR = 1 m F1 2010 Niño98 SLR F F2 2100 Niño98 + IPCC escenario SLRN + 1 m G1 2010 Niña89 SLR G G2 2100 Niña89 + IPCC escenario SLRN + 1 m H1 2010 Huracanes Nivel de inundación H H2 2100 Huracanes + IPCC escenario Nivel de inundación + 1 m 1) Considerando 0.5 m como valor medio del escenario IPCC A1F1 en 2100 2) Considerando 1 m como el nivel más alto de los intervalos de confianza de los escenarios IPCC AR4 y según Vermeer and Rahmstorf 2009
  • 35. EVENTOS DE INUNDACIÓN COSTERA Cota de inundación (t) = Nivel medio + Marea astronómica + Storm Surge + Set-up oleaje Series temporales horarias del reanálisis Periodo de retorno: 500 años GOS (IHC) cm/yr m Cambio en el periodo de retorno 2010 2040 2070 Rio Janeiro (BRA) 500 83.1 18.8 Montevideo (URY) 500 237.6 113.0 Valparaiso (CHL) 500 180.9 71.1 Veracruz (MEX) 500 448.4 401.6 Cancun (MEX) 500 437.0 381.2 Caracas (VEN) 500 140.2 46.8 Los periodos de retorno disminuyen
  • 36. Ascenso relativo del nivel del mar para 2070 INUNDACIÓN PERMANENTE (SLR y subsidencia) Población afectada por la subida del nivel del mar Ascenso de 1m Ascenso de 2 m Rio Janeiro (BRA) 0 0 Santos (BRA) 0 0 Montevideo (URY) 3716 3992 S.Jose (CRI) 40 104 Bridgetown (BRB) 1341 2148 Fortaleza (BRA) 787 791 Población afectada por un aumento Población afectada por el valor de la del nivel del mar de 1 m tendencia del nivel del mar en 2070 persons
  • 38. EROSIÓN DE PLAYAS Valor medio de erosión (m) 2040 2050 2070 Rio Janeiro (BRA) 18.7 24.9 37.4 Santos (BRA) 19.0 25.3 37.9 Montevideo (URY) 19.6 26.1 39.1 La Libertad (ECU) 13.9 18.5 27.8 Acapulco (MEX) 19.5 26.0 39.0 Ensenada (MEX) 11.1 14.8 22.1 Cancun (MEX) 15.3 20.4 30.6 Fortaleza (BRA) 15.5 20.6 30.9 m/yr 0.15 0.3 0.8 ¿Cuál es la probabilidad de erosión >25 m con un D50 (mm) aumento del nivel del mar de 1m? (Dependiendo de la variación de Hs12)
  • 39. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC 4. Análisis de impactos 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones
  • 40. ¿Cómo determinar la Vulnerabilidad? Medio Físico (VF) [Modelado] Vulnerabilidad Medio Ecológico (VECO) Medio Socioeconómico (VSE) F ECO SE ECO SE SI ECO SE Vnm f (Vnm , Vnm , Vnm ) f (Vnm , Vnm ) I nm Dnm Dnm Ecológica Socio-Económica ECO SI V nm I nm ECO Dnm es el valor de los ecosistemas ($ m-2año-1)(1) que tiene la celda n,m; SE ECO SE Vnm Dnm Dnm SE Dnm es el valor de las actividades y usos (($ m-2año-1) que tiene la celda n,m
  • 41. Análisis de vulnerabilidad Corales Análisis Espaciales Limites Administrativos Ecosistemas Tipos de suelo MDT, ….. Mundo Real
  • 42. Datos analizados SECTOR TIPO DE DATOS FUENTE DE INFORMACIÓN Socioeconómica Usos del suelo Land Cover Socioeconómica Tipos de suelo Glob Cover Ecológica Áreas protegidas WDPA y UNEP Ecologic Ecosystem types UNEP-WCMC and RAMSAR Sites Ecológica Amenaza de los ecosistemas WWF Socioeconómica Densidad de población CIESIN Socioeconómica PIB CIESIN & World Bank Socioeconómica Estadísticas nacionales CEPAL-STAT Socioeconómica Ranking de puertos en ALyC CEPAL Socio-economic Roads Digital Chart of the World Socio-economic Railways Digital Chart of the World Socioeconómica Producción y explotación agrícola y FAO & ONU mederera Socioeconómica Accesibilidad a núcleos de población ONU Ecológica y Socieconómica Arrecifes de coral WRI Configuración física Configuración costera IHC Configuración física Tipologías de playas IHC Configuración física Ciudades con frente marítimo IHC Configuración física Principales obras de defensa portuarias IHC & socioeconómica Configuración física Desembocaduras IHC
  • 43. Cota Inundación 10m Cota Inundación 5m Cota Inundación 1m Línea de Costa Unidades de Estudio 15 km Modelo Digital del Terreno 5. Análisis de vulnerabilidad
  • 44. 11 - Irrigated croplands Tipos de suelo 14 - Rainfed croplands 20 - Mosaic Croplands/Vegetation 30 - Mosaic Vegetation/Croplands 40 - Closed to open broadleaved evergreen or semi-deciduous forest 50 - Closed broadleaved deciduous forest 60 - Open broadleaved deciduous forest 70 - Closed needleleaved evergreen forest 90 - Open needleleaved deciduous or evergreen forest 100 - Closed to open mixed broadleaved and needleleaved forest 110 - Mosaic Forest-Shrubland/Grassland 120 - Mosaic Grassland/Forest-Shrubland 130 - Closed to open shrubland 140 - Closed to open grassland 150 - Sparse vegetation 160 - Closed to open broadleaved forest regularly flooded (fresh-brackish water) 170 - Closed broadleaved forest permanently flooded (saline-brackish water) 180 - Closed to open vegetation regularly flooded 190 - Artificial areas 200 - Bare areas 210 - Water bodies 220 - Permanent snow and ice 230 - No data Inundación 10m Tipos de Suelo Afectados por 10m de Inundación EVALUACIÓN DEL RIESGO
  • 45. Distribución de la población Ferrocarriles (en número de unidades de estudio afectadas)
  • 46. 1. Objetivo 2. Metodología general 3. Dinámicas y tendencias en las costas de ALyC 4. Análisis de impactos 5. Análisis de vulnerabilidad 6. Determinación del riesgo 7. Conclusiones
  • 47. Rhmj o Rhmk Tramo de costa: Impacto del Agente “h” en el Sector “j” m=1,…, Nm en toda la costa Tramos de un país: m c Impacto del Agente “h” en el tramo “m” Impacto del Cambio climático en el Sector “j” en el tramo “m”
  • 48. Riesgo en infraestructuras portuarias (diques) Peligrosidad Exposición Vulnerabilidad Diques de abrigo de los puertos Nivel de riesgo Probabilidad de fallo
  • 49. Riesgo en playas Recurso: playas tratadas como obras marítimas que “defienden” una población adyacente Valoración: en términos de personas afectadas (hasta cota 10m) 2040 2070
  • 50. Riesgo por ascenso del Nivel del Mar (SLR) of 1 m or more by 2100 Nicholls, 2010
  • 51. Celdas de 5 Km CONCLUSIONES
  • 52. 1. Se ha definido el clima marítimo Offshore en ALyC determinando el Régimen Medio y el Régimen extremal de oleaje, Storm Surge, Cota de inundación y Marea Astronómica en aprox. 1500 puntos, entre ellos los 100 puertos de mayor producción en la región. 2. Esta información constituye el mejor paquete de datos, a efectos de análisis de clima marítimo, en América Latina y el Caribe respecto a oleaje y Storm Surge, hasta ahora inexistente. 3. Con el estudio de la influencia de varios patrones climáticos se caracteriza y colabora al conocimiento sobre la variabilidad climática en ALyC y la influencia de patrones climáticos sobre el nivel del mar, oleaje y Storm Surge en la región. 4. Se han evaluado tendencias estadísticas de largo plazo de las dinámicas, tanto las generadas propias como otras disponibles de fuentes externas para configurar la dinámica costera en conjunto en ALyC. Frente a otras alternativas, las técnicas usadas están especialmente indicadas para el análisis de tendencias espaciales. 5. Se ha analizado la vulnerabilidad frente a Cambio Climático en la región, en el marco de un estudio de alcance de Macro-escala. 6. Se han analizado impactos en las costas de ALyC frente a diversos agentes costeros, estudiando entre otros impactos los asociados a las playas, puertos, ecosistemas, poblaciones, etc. 7. Igualmente, se ha realizado una análisis del riesgo actual y el asociado a Cambio Climático de los impactos estudiados, en aplicación de una metodología integral de análisis del riesgo, aplicable a cualquier escala de estudio y fenómeno físico.
  • 53. Dynamics are changing in ALyC and, as result, impacts will be derived in the next decades. • Wave climate and related variables are changing linearly while other variables (sea temperature, sea level rise, salinity) are experimenting an acceleration in the last decades. • Regarding sea level rise, statistical trends show a widespread increase in the mean sea level reaching less than 0.2 m in average for 2070. However, in a scenario of 1 m of increase, many population and ecosystems will be affected in a non-homogeneous way for each area. Concerning sea level rise, inter- annual variability is an important factor to be taken into account in the region as, for instance, in Ecuador the Niño of 1998 supposed more than 2 times the expected statistical increased in sea level. • Wave climate is changing although an increase will not be generalized. For instance, an increment of 0.5 m in the Hs12 will increase the probability of occurrence in about 0.5 and 0.7 in South of Brazil and Montevideo respectively, for example. • Not only the mean conditions are changing but also wave extremes are being modified. Extreme waves will not be so rare (lower return periods) in the future. This translates in a reduction of port reliability. • Note that the same trend means different consequences in different zones. Uruguay will suffer of higher waves but can not be considered as a severe wave climate region. This translates in an important relative increment in the dynamics. • Storm surge shows changes in the extreme values. Although Montevideo presents the highest values of SS for a return period of 500 years and will experiment the greatest trend, in terms of probability of future extreme surges, it will not be the most affected area. For instance, South of Brazil and Chile, will be more affected in terms of extreme events recurrence.
  • 54. Extreme flooding levels will not be so rare in a few decades. South of Brazil and Uruguay, which present the highest return periods in coastal flooding, are also experimenting the greatest increase of the studied domain. • Population distribution is a factor that will imply different consequences in a scenario of 1 m rise of sea level. Argentina presents few people living below 1 m influenced area (though it is the 2nd country with people living in the coastal zone) compared with Brazil where the highest percentage are living in that range. • Beaches will suffer of widespread erosion in long-term induced by a sea level rise and the modification in wave heights intensity and direction. For instance, values between 10 and 20 m of erosion, in the long-term, are expected in most of the domain for 2014. Tourism and defensive functions of beaches will be at risk. • Coastal typology must be taken into account for evaluation of coastal risk, as one function of beaches is the protection of adjacent urbanized and consolidated urban areas. Brazil and the Caribbean areas will be at higher risk of erosion and flooding in the urbanized low-lying areas adjacent to the sea. • Coral reefs, already very stressed in the region, will be exposed to increments in the sea temperature and probability of bleaching will be higher. Coral reefs in other areas, like Brazil, not currently affected by bleaching usually is expected to be as the probability of one degree of increment in the temperature is specially expected in that area. • Port reliability and operability will be affected as the extreme and mean wave regime is being modified. • Inter-annual variability seems to be significant for the variables analyzed. The simple model proposed for the study of the influence of the climate indices can account for changes in the variables per unit of change in the anomaly of a certain index.