Cómo reducir la incertidumbre por cambio climático en el desarrollo de infraestructura

El análisis de riesgo climático es fundamental en el desarrollo de infraestructura para dimensionar adecuadamente las obras y minimizar la incertidumbre originada en el cambio climático, evitando así costos irracionales. Las dimensiones de obras hidráulicas y las medidas de adaptación climática se basan en caudales y niveles de agua esperados durante la vida útil de las obras, sujetos a incertidumbre debido a: i) la información; y ii) los modelos utilizados para representar los sistemas físicos (atmósfera y cuenca).

En las últimas décadas, los avances científicos y tecnológicos han mejorado significativamente el análisis del medio físico (cuenca) por el que se transporta el agua que ha precipitado, con lo que la parte esencialmente determinística del problema ha conseguido un grado de fiabilidad alto. Por el contrario, la predicción de la “amenaza” climática, especialmente los eventos extremos de precipitación, sigue bajo un alto grado de incertidumbre. Aunque se han desarrollado modelos climáticos para diversos escenarios de calentamiento global, estos no se han integrado plenamente en la práctica diaria de los ingenieros. Las técnicas actuales son percibidas como muy complejas y de difícil aplicación en problemas cotidianos, además de que se desconoce el acceso a información que podría mejorar los cálculos.

Una metodología reconocida para dar respuesta a los problemas que plantea el cambio climático es la cuantificación del riesgo climático, lo que permite dimensionar adecuadamente las medidas de adaptación y optimizar técnica y económicamente las inversiones. Muchas instituciones utilizan métodos cualitativos de análisis de riesgo climático, que no permiten estimar con precisión la magnitud de obras y costos. Solo la cuantificación del riesgo climático mejora la exactitud de la inversión necesaria, aspecto crítico en el desarrollo de infraestructura.

El análisis cuantitativo del riesgo climático integra tres aspectos fundamentales en el diseño de ingeniería: i) la amenaza climática, ii) la vulnerabilidad del medio físico y socioeconómico, y iii) la exposición. La amenaza climática, caracterizada por procesos hidrometeorológicos estocásticos y un componente aleatorio creciente en virtud del cambio climático, presenta la mayor incertidumbre. Su cuantificación es laboriosa ya que requiere minimizar incertidumbres en la información y los modelos matemáticos. La sensibilidad del medio y su capacidad de adaptación, aunque tiene factores probabilísticos, puede analizarse con aproximaciones determinísticas razonables. La “exposición” incluye la infraestructura e inversión específica, permitiendo pasar de un análisis general a uno específico para cada emprendimiento.

A pesar de contar con instrumentos accesibles para los profesionales del área climatológica e hidrológica, el análisis cuantitativo del riesgo climático en el desarrollo de infraestructuras aún no está suficientemente difundido. Para facilitar su uso, es esencial conocer a profundidad: i) los conceptos relativos al análisis de riesgo climático; ii) la secuencia (metodología) de cálculo de las variables de diseño, que traducen la amenaza climática esperada durante la vida útil del proyecto; iii) las medidas a ser planteadas y dimensionadas para propiciar la adaptación al cambio climático.

Estudios en la región

Los autores del presente artículo han realizado estudios en la Amazonia, aplicando las metodologías y secuencia de cálculo antes citadas, para analizar el impacto del cambio climático en los caudales de la cuenca alta del Río Madera, abarcando territorios de Bolivia, Brasil y Perú, en un área de cuenca de cerca de 1 millón de km². Para ello se calibró un modelo hidrológico basado en caudales diarios del período 1990-2009 y se simularon condiciones futuras de cambio climático.

Trabajar con escenarios de cambio climático presenta múltiples incertidumbres asociadas a las proyecciones climáticas, que generan intensos debates científico-técnicos.  Para simplificar este tratamiento se identificaron las cuatro principales fuentes de incertidumbres, así como casos prácticos y aceptados para analizarlas:

1. Incertidumbre de los modelos de circulación global (GCM): Existen alrededor de 132 GCMs. Si bien todos los modelos se basan en las mismas ecuaciones básicas, cada modelo es único en base a los procesos adicionales que considera, su resolución espacial, y su parametrización. La gran interrogante es ¿Que GCM utilizar? El trabajo realizado identifica y recomienda el uso de los modelos específicos, aplicables a las zonas geográficas del estudio.
2. Incertidumbre de los escenarios de cambio climático: Los escenarios climáticos quedan fuera del ámbito ingeniería, por lo que se recomienda considerar los escenarios SSP5-8.5 y SSP2-4.5, según la nomenclatura del 6° informe del IPCC, que representan escenarios de alta y baja acumulación de gases de efecto invernadero, respectivamente.
3. Incertidumbre de la resolución espacial: Los GCM tienen una resolución de decenas o cientos de kilómetros. Para aplicaciones ingenieriles de meso-escala y microescala, se corrigen o reducen en escala a través de métodos estadístico o dinámico, según los datos disponibles y el objetivo del estudio.
4. Incertidumbre del sesgo: Los GCM tienen errores sistemáticos debidos a limitaciones de escala y simplificación en los procesos físicos y termodinámicos, que se traducen en sesgo de los resultados, mismo que fue corregido en base a un ajuste lineal.

Resultados

Se simularon condiciones futuras para tres horizontes de tiempo: 2021-2040, 2041-2060 y 2081-2100. Los resultados mostraron un incremento significativo en los caudales de crecida, con aumentos porcentuales alrededor del 10% en casi toda la cuenca, llegando hasta un 40% en algunas zonas. Esto implicará mayores niveles de agua, profundidades de socavación y volúmenes de inundación. Los caudales bajos de estiaje disminuirán, afectando la navegabilidad y los proyectos hídricos.

Los resultados confirman que el cambio climático es una amenaza significativa para la infraestructura civil en América Latina, y es necesario integrar el análisis de riesgo climático en el diseño y desarrollo de proyectos para evitar mayores daños, interrupciones de servicios o una menor vida útil de la infraestructura.

Organizaciones multilaterales y de cooperación al desarrollo deberían brindar apoyo a los países a través de guías, soportes técnicos, programas de capacitación y difusión para que las metodologías y técnicas mencionadas les sean accesibles y por tanto permitir el desarrollo de infraestructura más resiliente.