Coleccion de Agua de Neblina: Una Estrategia de Adaptacion al Cambio Climatico para la Region Andina

COLECCIÓN DE AGUA DE NEBLINA: UNA ESTRATEGIA DE ADAPTACION AL CAMBIO CLIMATICO PARA LA REGION ANDINA

Jose Manuel Molina [email protected]

Department of Earth and Planetary Sciences

Background: Pacific Ocean off the coast of the Atacama Desert, Chile

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Enfoques de Adaptación al Cambio Climático

Conceptualización neblina y experiencias de colección

ENSO e impactos en Colombia

Investigación y transferencia de tecnología

Consideraciones Finales

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“La tecnología de colección de neblina (Fog collection) se presenta como un sistema de cosecha de agua con gran potencial y de muy bajo costo para suministro de agua potable, riego de cultivos, abrevadero de ganado y recuperación de bosques en regiones montañosas secas.” “El sistema es fácil de construir, reduce la carga de transporte de agua desde largas distancias y genera ahorros de tiempo que la comunidad puede invertir en otras actividades que generen ingresos y mejoren la educación infantil.”

Food and Agricultural Organization, FAO United Nations Convention to Combat Desertification, UNCCD Mountain Partnership Secretariat Swiss Agency for Development and Cooperation, SDC Centre for Development and Environment, CDE Highlands and Drylands − Mountains, a Source of Resilience in Arid Regions, 2011, Rome.

Colección de Neblina: Una opción prometedora de ADAPTACION para reducir la vulnerabilidad hídrica

4

GCMs han sido fundamentales para justificar la necesidad de acción frente al cambio climático global

Sin embargo presentan limitantes para planear la adaptación a escalas locales

Fuente: National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA

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Adaptación: Enfoque “top-down”

Enfoque Top-down Desescalamiento de GCMs Uso de clima desescalado de alta

resolución en modelos de impacto (e.g., modelos hidrológicos, de cultivo, etc)

La mayoría de la investigación se

detiene en la etapa de evaluación de “impactos locales”

Porque? …debido a que hay un

efecto Cascada en la incertidumbre. Esta se propaga al amplio abanico resultante de “impactos locales” y “respuestas de adaptación”, lo cual dificulta una selección del escenario de adaptación mas apropiado.

Wilby, R.L. and S. Dessai (2010)," Robust Adaptation to Climate Change," Weather , 65(7): 180‐185

6

Adaptación: Enfoque “Bottom-Up”

La estrategia “bottom-up” se enfoca en reducir la vulnerabilidad frente al cambio y variabilidad climática (especialmente ante eventos extremos como ENSO, donde se generan los mayores impactos en periodos cortos de tiempo)… La reflexión es: “El agua se necesita aquí y ahora” Es una estrategia de adaptación a nivel de individuos, en la que los usuarios del agua y productores agrícolas deben desempeñar un rol fundamental en la definición de sus soluciones locales (abastecimiento y distribución hídrica en esquemas descentralizados) Mi opinión: En la implementación de bottom-up deberían priorizarse los ecosistemas menos resilientes (e.g., los productores más necesitados, con menos acceso a fuentes hídricas tradicionales, etc.).

Algunas miradas claves en adaptación & planeación hídrica

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La naturaleza nos ofrece ejemplos sencillos de adaptación a las necesidades hídricas

Planeación hídrica en un clima cambiante: Tecnologías apropiadas como la colección de neblina

Colección de neblina requiere descentralización donde las comunidades locales operen y administren el sistema de colección de neblina (captación, almacenamiento, distribución)

Suministro de agua a partir de la neblina o Recurso hidrológico (% ?) o Tecnología: Aproximación ambiental o Alternativa de solución a la escasez de agua (regiones áridas, semiáridas o cuencas hidrográficas afectadas por sequias estacionales.) o Fuente de agua mejorada (World Health Organization)

Jose M Molina

Neblina: Una fuente de agua limpia (aunque puede requerir tratamiento básico dependiendo de la ubicación geográfica)

Suministro de agua bajo escenarios de variabilidad y CC (bottom up strategy for adaptation)

Molina and Escobar

La Neblina

Proceso Diámetro promedio

de gotas (mm) Velocidad de caída

(m/s)

Lluvia 0.5 - 5 2 - 9

Llovizna 0.04 - 0.5 0.05 - 2

Neblina 0.001 - 0.04 <0.01 – 0.05

Se produce por la condensación de vapor de agua en la troposfera baja. La neblina es una nube generada sobre la superficie terrestre y cuyas gotas de agua tienen velocidad de caída de 1 a 5 cm/s (lluvia horizontal).

En meteorología, la neblina se define como pequeñas gotas de agua en suspensión sobre la superficie terrestre que impiden la visibilidad a distancias mayores a un kilometro . El contenido de agua liquida en la neblina varia frecuentemente entre 0.05 a 0.5 g/m3.

Un concepto clave en la formación de neblina: La condensacion del agua atmosférica, o paso del estado de vapor a liquido

Clausius–Clapeyron relation

Eugster (2008), Fog research, Die Erde, 139, 1–10

Red line (liquid water) represents less than 0.5 g/m3

Type of fog with with potential for collection

Advection Fog

Orographic Fog

Standard Fog Collector (SFC). Proposed by Shemenauer and Cereceda (1994)

FOG MEASUREMENT

http://www.tutiempo.net/silvia_larocca/

OPERATIONAL PROJECTS

Projects at Tofo-Chungungo (Chile): Water supply for a fishermen village. Yield: 3.0 l/m2/day

Operational collectors in Perú : o Water supply for a school (1200m2) o Reforestation (500m2) o Development of agricultural programs Yield: 9.0 l/m2/day

Schemenauer and Cereceda, 1992

FogQuest

Projects in Oman Yield: 30 l/m2/day !

Projects in Yemen 4.5 l/m2/day

Schemenauer and Cereceda, 1994

CHILE: Greenhouses in the desert at Falda Verde. It receives water from 6 fog collectors on the cliff along the coast, to grow tomatoes and other vegetables for 56 families

PERU: 450,000-liter Reservoir. It is used for desert rehabilitation and land-cover management in semi-arid hills (collectors in the ridge)

Courtesy of Melissa Rosato (FogQuest)

GUATEMALA: Actualmente es el proyecto operativo de colección de neblina mas grande en el mundo (30 LFCs; producción ~ 6000 l/dia) http://www.fogquest.org/wp-content/uploads/2010/07/Rosato-Rojas-Schemenauer-2010-Final-Draft.pdf



Las mujeres juegan un papel clave en la construcción de capacidades y en la sostenibilidad del proyecto

Distribución global de regiones con potencial de captación de neblina

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Malene Thyssen, http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Malene

Climatología de los Andes Colombianos e impactos de fenómenos macroclimáticos

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Annual Prcp (mm)

Generated by RTBMaps with data from WorldClim, May 2014


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Annual Prcp (mm)


-1

0

1

2

3

4

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-160 -140 -120 -100 -80 -60

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0

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longitude

latit

ude

-0.5

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0

0.5

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1

1

1 5

1.5

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4.5

5

Monthly Means of Sea Surface Temperature -> degC [ December - 1997 ] anomalies (abs - cli) from sst.mnmean

El Niño 97-98


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Annual Prcp (mm)


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5

Monthly Means of Sea Surface Temperature -> degC [ December - 1997 ] anomalies (abs - cli) from sst.mnmean

El Niño 97-98

Weak

Moderate

Strong

anom

.ts

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

-2-1

01

23

Index: running 3-month mean sst anomalyRegion: LON = [ -170 -120 ] LAT = [ -5 5 ]

Time series from sst.mnmean

Feb 1958

Nov 1972Jan 1983

Dec 1997

Dec 2009

Weak

Moderate

Strong

Cambios mas probables de la precipitación en Colombia en un evento de El Niño

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Source: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia

Tercer trimestre, primer año

Cuarto trimestre, primer año

Primer trimestre, segundo año

Impactos de El Niño & Sistemas de Advertencia Temprana

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hydrological droughts

agricultural droughts

CASO: Evaluación de colección de neblina en Colombia (Roldanillo)

123456789101112

Altitude (m.a.s.l.) N WLOCATION SITE Collector Mesh

76o 10` 38,1``4o 27` 55,6``

4o 27` 33,2`` 76o 11` 9,9``

4o 27`` 44,3`` 76o 10` 48,3``

4o 27` 16,2`` 76o 11` 42``

4o 27` 16,2`` 76o 11` 44,6``

1715

1838

1817

1784

1794

EL TRILLO VI

35%

50%

35%

35%

EL EUCALIPTO III

LAS TORRESIV

V

LA MONTAÑUELA50%

35%

I

II

Información geográfica de colectores, distribución y tipo de mallas

http://www.ircwash.org/sites/default/files/Molina-2008-Fog.pdf

Es recomendable construir rosa de vientos para determinar la dirección/emplazamiento de los colectores

Fog collection in Eastern Spain, 2010. With permission from David Corell

Rendimiento de colección en días secos y húmedos SFC 10 - Molina J.M. and Escobar C.M. (2008)

0

1

2

3

4

5

6

Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct

l.m2 .d

ay-1

Fog + pp Fog

0

20

40

60

80

100

Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct

Rai

nfal

l (m

m)


Average for JUNE

Molina J.M. and Escobar C.M. (2008). Fog collection Variability in the Andean Mountain Range of Southern Colombia. ERDE, 139 (1-2): 127-140


COUNTRY Average Collection (l/m2/d)

Chile 3

Yemen 4.5

Guatemala 4.9

Colombia (Roldanillo) 5.0

Perú 9

Omán 30

RESUMEN DE RENDIMIENTOS

Para 2,000 m2 de malla con 5.0 l/m2/d (40 colectores, c/u con 50 m2) obtenemos aprox. 10,000 l/d.

Con un consumo percapita de 50 l/d (zonas rurales), 200 personas serian servidas.

Análisis de proyecto operacional (Colombia):

Location N W Altitude Period of study Fog + rain collection Fog only collection(m.a.s.l.) (l/m2.d) (l/m2.d)

Roldanillo 4o 27' 76o 27' 1820 Nov/2003 - Feb/2005 5.3 (1) 5.0 (2)

Kilometro 18 3o 31' 76o 37' 2020 Mar/2005 - Oct/2005 6.3(1) N.A.Buga 4o 03' 76o 07' 2600 May/2008 -Feb/2009 1.9(1) 1.0 (2)

Atuncela 3o 44' 76o 41' 1210 Feb/2010 - up to date 1.1(1) N.A.(1) Values correspond to daily average rates of Fog + Rain over the month with the best water yield(2) Values correspond to daily average rates of Fog only over the month with the best water yield

Otros rendimientos de colección (SFCs) en Colombia

REFLEXIONES:

Colección de neblina contribuye al bienestar de comunidades rurales en países en vías de desarrollo.

Es una tecnología limpia que contribuye a la seguridad hídrica y alimentaria

Desde la perspectiva de la Salud Pública, cual seria el desempeño de esta fuente de agua mejorada?

Potencial Investigación: Uso del agua de neblina como intervención de salud para la reducción y control de enfermedades transmitidas por el agua

FUNCO – CVC – GAIACOL - FOGQUEST

Resumiendo en Proyectos de Neblina …

Colección de Neblina: Su rol va mas allá de aportar a la seguridad alimentaria. Es una herramienta de apoyo a la educación ambiental en el sector rural.

Soledad Sofia Arredondo

Se incluye a la comunidad en las etapas tempranas del proyecto

http://blaustein.eps.jhu.edu/~jmolina/Public/incoming/timeseries/MolinaPosterGermany-2010.pdf





Concepcion Escobar






Concepcion Escobar


May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb

01

23

45

6

Fog Collection Variability 2008 - 200

Col

lect

ion

rate

(l.m

-2.d

-1)

Monthly average Fog + Rain

May-Feb average Fog + Rain

Project at Tulua, Colombia http://adsabs.harvard.edu/abs/2010ffcd.confE..67E





Concepcion Escobar



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Col

lect

ion

rate

(l.m

-2.d

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Andres Lopez





Concepcion Escobar



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23

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lect

ion

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(l.m

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-1)




Andres Lopez

Hector Aristizabal - CVC

Se promueven los roles de la comunidad en torno a la operación y administración del proyecto





Concepcion Escobar



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Col

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ion

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(l.m

-2.d

-1)




Andres Lopez

Hector Aristizabal - CVC

Se promueven los roles de la comunidad en torno a la operación y administración del proyecto

Concepcion Escobar y Andres Lopez

www.fogquest.org Rol de Organizaciones & ONGs en la transferencia tecnológica

www.cda.uc.cl Rol de Organizaciones & ONGs en la transferencia

Langmuir (ACS) Recientes avances de investigación en nuevos materiales

Park et al., 2013 Langmuir, 2013, 29 (43), pp 13269–13277

New malla de acero inoxidable con cobertura de polímeros Puede capturar hasta un 12% del agua atmosférica

a

ASCE

a

Reducir la vulnerabilidad hídrica en el sector rural frente a nuestro clima cambiante y sus eventos extremos implica necesariamente que adaptemos y usemos tecnología para el abastecimiento y uso del agua (Predicción clima, incremento de eficiencia de riego, infraestructura para cosecha de neblina/lluvia, ...) Aun sin resolver en GCMs: cambios en formación de neblina con calentamiento global ? Lo resuelto: CC incremento en vapor de agua troposférico La investigación básica es pilar en dicho propósito, aunque transferirla y ponerla en practica es mucho mejor! … Que tan buena es la sinergia entre el gobierno, la ciencia y los usuarios? Se necesitan planes regionales y nacionales

Consideraciones finales

Department of Earth and Planetary Sciences

Jose Manuel Molina [email protected]

Coleccion de Agua de Neblina: Una Estrategia de Adaptacion al Cambio Climatico para la Region Andina

Environment

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