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Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Estudio del Cambio Climático generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí
1
M.C. David Enrique Flores Jiménez
Dr. Marcos Algara Siller
Ing. Cecilia Barrera Gutiérrez
Índice
I. Introducción
II. Las actividades agropecuarias, sus fuentes de emisión y repercusiones en el ambiente
III. Resultados de las emisiones de CH4 y N2O generados por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí
IV. Propuesta de metodología para el estudio de la dinámica en la atmósfera del CH4 y N2O
V. Conclusiones
VI. Fuentes de consulta
2
Introducción
3
GEI
SF₆
4
Panel Intergubernamental del Cambio Climático
CO₂
CH₄N₂O
PFC
HFC
1996,2000-INEGEI-
Directrices del IPCC para los inventarios de gases de efecto
invernadero.
Orientación del IPCC sobre las buenas prácticas y la gestión de
la incertidumbre en los inventarios nacionales de GEI
EnergíaProcesos
industrialesSolventes Agricultura Desechos
PICC
(PICC, 2000; Ordóñez y Hernández, 2006)
5
Niveles o categorías para la elaboración del INEGEI
(PICC, 2000; Ordóñez y Hernández, 2006)
Tie
r 1
Tie
r 3 Es una evaluación rigurosa y específica de la fuente que
requiere de inventarios detallados de la infraestructura y de la determinación de emisiones en la fuente.
Se basa en métodos específicos como el balance de masa y factores de emisión de proceso, para
determinar la cantidad de emisiones .
Utiliza factores de emisión relacionados a información socioeconómica , generalmente con un amplio rango e
incertidumbre elevada e información de actividad general relacionada al sector que genera las emisiones.
Tie
r 2
(Ordóñez et al., 2010)
6
Integración de la información para estudiar la dinámica en la atmósfera de los GEI
Tipos de fuente de emisión
Meteorología del sitio de estudio
Emisiones
de GEI ….….
….
Relieve o topografía
Un modelo es un “…esquema
teórico de un sistema que se
elabora para facilitar el estudio
de su comportamiento”
7
Modelos para el estudio de contaminantes atmosféricos
Pronóstico
Tiempo Real
Modelos de Circulación GeneralEscala planetaria (más de 107 km2)
Modelos Regionales (104 km2 a 107 km2 )
Diagnóstico
(Magaña y Caetano, 2007)
Modelos de Mesoescala(101 km2 a 104 km2 )
8
Mitigación y adaptación al Cambio Climático
(Magaña y Caetano, 2007)
Análisis de los resultados obtenidos en el Inventario y el modelado
Miti
ga
ció
n
Ad
apta
ción
Reducir emisiones Ajuste de sistemas naturales o humanos
-Objetivos--Estrategias--Acciones-
-Metas-
Las actividades agropecuarias, sus fuentes de emisión y repercusiones en el ambiente
9
10
Fuentes de emisión dentro de la categoría de agricultura propuesta por el PICC
(PICC, 1996; PICC, 2000)
Actividad/ Emisión Metano (CH4) Óxido Nitroso (N2O)
Fermentación entérica x
Manejo de estiércol x x
Suelos agrícolas x
Quema de residuos agrícolas x x
Quema de sabanas x x
Arroz x
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Fermentación entérica
Procesos biodigestivos de rumiantes y no rumiantes
Carbohidratos
Glucosa
Ácido acético
Dióxido de carbono
Metano
Bacterias metanógenas
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Manejo de estiércol
Metano(CH4)
No se especifica su tipo de manejo en el manual del
IPCC para el nivel 1
•CO2
•CH4
•H2
•H2S
•Lagunas anaeróbicas•Sistemas de tipo líquido•Abonado diario•Almacenamiento sólido y parcelas secas•Praderas y pastizales
Óxido Nitroso(N2O)
Manejos de estiércol
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Suelos agrícolas
Emisiones Directas
Emisiones Indirectas
Suelos dedicados a cultivos
•Campos agrícolas•Cultivo en histosoles•Residuos de cultivos
•Pastoreo de animales
•Deposición de amonio (NH3) y monóxidos de nitrógeno NOx•Lixiviación de suelos•Uso de fertilizantes nitrogenados
Emisiones por suelos dedicados a
la producción animal
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Quema de residuos agrícolas
Figura 3. Ejido Monterrey, en Mexicali, Baja California.Figura 2. Valle Imperial, California
EEUU.
CO2
NOx
N2O
CH4Procesos de combustión
Se forma por la energía calorífica
liberada en el proceso de combustión
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Quema de sabanas
Figura 4. Sabana de Tanzania, África Figura 5. Pastizales Potosinos.
CO2 NOx
N2O CH4
CO
16
Cultivos anegados de arroz
Descomposición anaeróbica
Figura 6. Cultivos anegados de arroz en Colombia.
Suelos saturados de agua con poca aireación
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Inventario Nacional de Emisiones de GEI
1995, 2000, 2005 y reporte 1990-2006 6.4 %
4, 702,497 hectáreas
2, 585, 518 habitantes
18.2 %
Actividades primarias
(agricultura, ganadería,
aprovechamiento forestal, pesca y
caza
39 %
22 %
Act
ivid
ades
ag
rope
cuar
ias
Agricultura
18
Actividades económicas primarias e impactos en el ambiente
(Cuéntame, 2009; Reyes et al., 2005; SAGARPA, 2007; SAGARPA, 2009)
4% Estatal2% Nacional
Estudio de caso de la sequía en la Huasteca Potosina
Proyecto Pujal-Coy1973-2000
Plan de cambio de uso de suelo:De la ganadería intensiva a una producción
agrícola intensiva mediante el riego
Relación entre el aumento en el índice de severidad de la sequía con el cambio de uso
de suelo para actividades agrícolas
Actividades agrícolas y ganaderas intensivas
•4º lugar nacional por la producción de chile verde y caña de azúcar
• Dentro de los 5 primeros lugares en la producción de carne caprina
PIB
Resultados de las emisiones de CH4 y N2O generados por las actividades agropecuarias en
el estado de San Luis Potosí
19
20
Planteamiento
Periodo de estudio de las
emisiones
1997-2010
(Gobierno del Estado de San Luis Potosí, 2009)
21
Emisiones de CH4 y N2O por actividades agropecuarias
22
Emisiones de CH4 y N2O para cada región del estado
23
Evaluación del nivel en año base y 2010
Actividad emisora
GEI Evaluación del nivel - 1997
Evaluación del nivel - 2010
Manejo de excretas
N2O 54 % 60.7 %
Fermentación entérica
CH4 27 % 24.7 %
Suelos agrícolas
N2O 16 % 12.5 %
𝐿𝑥,𝑡 = 𝐸𝑥,𝑡 𝐸𝑡Τ
24
Evaluación de la tendencia comparando los años 1997 y 2010
Actividad emisora
GEI Evaluación de la tendencia
% de contribución de la tendencia
Manejo de excretas
N2O0.06242112 50 %
Fermentación entérica
CH4
-0.037453546 30 %
Suelos agrícolas
N2O-0.023905602 19 %
𝑇𝑥,𝑡=𝐿𝑥,𝑡 • ห൛ൣ�൫𝐸𝑥,𝑡 − 𝐸𝑥,0൯𝐸𝑥,𝑡ൣ� ൧−ሾሺ𝐸𝑡 −𝐸0ሻ 𝐸𝑡Τ ሿሽห
Propuesta de metodología para el estudio de la dinámica en la atmósfera de l CH4 y N2O
generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí
25
26
Etapas de la metodología
Modelado
Propuestas de
mitigación y adaptación
2
3
Caracterización de las fuentes de
emisión
1
27
1ra etapa – Caracterización de las fuentes de emisión
Zona de estudio
Fuentes naturales de
emisión
Fuentes agropecuari
as
Orografía Cubierta
Vegetal Clima por
regiones y subregiones
Tipos de fuentes de emisión dentro del ciclo del Nitrógeno y del Carbono
Tipos de fuentes de emisión agrícolas y ganaderos
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Descripción de los modelos a ocupar
(Steppeler y col, 2002; Dudhia y col., 2003; Forkel y col., 2003)
Mesoscale modelling fifth generation-MM5-
Multiscale Climate Chemistry Model-MCCM-
Modelos No-hidrostáticos(Fluidos en movimiento)
Resolución horizontal mayor a los 10 km
Condición de frontera vertical es fija para todo
tiempo
Análisis de diagnóstico (1997-2010)
Las ecuaciones se basan en el fenómeno de
advección – transporte de parámetros meteorológicos
por acción del viento
Modelado de variables meteorológicas
Transporte y dispersión de GEI
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Etapa 2 - Modelado
Incorporación de Variables de entrada
Modelado del
transporte y dispersión
Modelado de variables meteorológi
cas
Calibración de los
modelos
Etapa 3 – Propuestas de mitigación y adaptación al cambio climático para el sector agropecuario
Objetivos Estrategias Acciones
Planificación de:
Identificación
Zonas de mayor
variabilidad climática
Áreas de mayor
concentración de CH4 y
N2O
Cobertura de las
fuentes de emisión
Metas
Conclusiones
31
32
Conclusiones y recomendaciones
El análisis de los resultados obtenidos en el inventario de emisiones de CH4 y N2O generados por las actividades agropecuarias en el estado de
San Luis Potosí mostró que las principales actividades emisoras en el año 2010 fueron: 1) manejo de excretas, con emisiones de N2O; 2)
fermentación entérica que emite CH4; y 3) residuos agrícolas que genera
N2O.
Comparando las emisiones del año base con el 2010 se encontró principalmente que las emisiones por manejo de excretas aumentaron en un 50%, lo que sugiere profundizar en la investigación de los distintos tipos mecanismos manejo de estiércol que se están utilizando en el estado.
En estudios posteriores se buscará calcular la incertidumbre de dichas emisiones mediante las metodologías propuestas por el PICC para evaluar y validar los resultados obtenidos.
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Conclusiones y observaciones
.La metodología de modelado de dichos GEI que será utilizada se basa en el uso de los modelos MM5 y MCCM mediante la incorporación de: 1) parámetros meteorológicos como temperatura, humedad relativa, velocidad y dirección de vientos, precipitación entre otros; 2) tipos de fuentes de emisión; 3) topografía; 4) emisiones de CH4 y N2O; y 5) cubierta
vegetal.
La siguiente etapa de este proyecto de investigación es aplicar dicha metodología para analizar la variabilidad en el tiempo de parámetros como temperatura y precipitación y la dinámica en la atmósfera de ambos GEI.
A partir de ello se buscará generar propuestas de mitigación y adaptación al Cambio Climático que sean favorables para el sector agropecuario en el estado de San Luis Potosí.
Fuentes de consulta
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Referencias bibliográficas
Ahrens (2009), “Meteorology Today. An introduction to weather, climate and the environment”. Brooks/Coole. Ninth Edition.
Algara M., Contreras S., Galindo G. y Mejía J. (2009), “Implicaciones territoriales del fenómeno de la sequía en la Huasteca Potosina. Programa Multidisciplinario de Posgrado en Ciencias Ambientales. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Espacio Tiempo 4 (2009): 56-57.
Bautista F. (2009), “Simulación numérica de la dispersión de aerosoles producidos por incendios forestales en el Área de Protección de Flora y Fauna La Primavera, Jalisco”. Tesis para obtener el grado de Maestra en Ciencias Aplicadas. Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
Carmona J., Bolívar D. y Giraldo L (2005), “El gas metano en la producción ganadera y alternativas para medir sus emisiones y aminorar su impacto a nivel ambiental y productivo”. Universidad de Antioquía. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Producción Animal. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias. Vol. 18:1.
Dudhia J., Gill D., Manning K., Wang W., Bruyere C., Wilson J. y Kelly S. (2003), “PSU/NCAR Mesoscale Modeling System Tutorial Class Notes and User’s Guide: MM5 Modeling System Version 3”. Mesoscale and Microscale Meteorology Division. National Center for Atmospheric Research.
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Referencias bibliográficas
Field L., Embleton K. y Jones D. (2001), “Manejo del estiércol del ganado. Introducción y Resúmen”. Agricultural & Biological Engineering. Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Purdue University.
Forkel R. y Garcia A. (2003), “Manual del Multiscale Climatic Chemistry Model (MCCM)”. Institue for Meteorology Karlsruhe. Instituto Nacional de Ecología.
González-Ávalos E. y Ruiz Suarez L.G. (2001), “Methane emission factors from cattle manure in Mexico”. Centro de Ciencias de la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México. ELSIEVER. Bioresource Technology 80 (2001) 63-71.
INEGEI (2006), “Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero”. México Cuarta Comunicación Nacional. Instituto Nacional de Ecología.INEGI (2011), “Anuario de estadísticas por entidad federativa 2011”. Instituto Nacional de Estadística y Geografía. México.
Lobato S., Rodríguez O. y Mendoza I. (2003), “El uso de de los modelos numéricos de mesoescala en México: un ejemplo de aplicación”. [en línea]. Revista Digital Universitaria. Universidad Nacional Autónoma de México. Vol. 4. Núm. 7. Art. 21. Link: http://www.revista.unam.mx/vol.4/num7/art21/art21.html.
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Referencias bibliográficas
Magaña V. y Caetano E. (2007), “Pronóstico climático estacional regionalizado para la República Mexicana como elemento para la reducción del riesgo, para la identificación de opciones de adaptación al cambio climático y para la alimentación del sistema: cambio climático por estado y por sector”. Dirección General de Investigación sobre Cambio Climático. Informe final de trabajo. Duración: 6 meses. Centro de Ciencias de la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México. Informe final del proyecto: INE/A1-006/2007.
Magaña V. (2009), “Guía para generar y aplicar escenarios probabilísticos regionales de cambio climático en la toma de decisiones”. Embajada Británica en México. Instituto Nacional de Ecología. Centro de Diálogo y Análisis sobre América del Norte. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey.
Núñez X. y Diamant A. (2007), “On the usefulness of atmospheric measurements for air quality evaluation in the context of recent urban meteorology findings in Mexico City”. Grupo de Fisicoquímica Atmosférica. Centro de Ciencias de la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México. Atmósfera 20(4), 329-339 (2007).
Ordóñez J. y Hernández T. (2006), “Obtención de factores de emisión nacionales en el sector agrícola para disminuir incertidumbre en el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero”. Instituto Nacional de Ecología. Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias.
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Referencias bibliográficas
PICC (1996), “Directrices del IPCC para los inventarios de gases de efecto invernadero”. Panel Intergubernamental del Cambio Climático. Organización de las Naciones Unidas.
PICC (2000), “Orientación del IPCC sobre las buenas prácticas y la gestión de la incertidumbre en los inventarios nacionales de GEI”. Panel Intergubernamental del Cambio Climático. Organización de las Naciones Unidas.
PICC (2001), “Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001, Climate Change 2001: The Scientific Basis, Contribution of working group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change”. Cambridge University Press. PICC. ONU.
Reyes H., Aguilar M., Aguirre J. y Trejo I. (2005), “Cambios en la cubierta vegetal y uso de suelo en el área del proyecto Pujal-Coy, San Luis Potosí, México, 1973-2000”. Investigaciones Geográficas. Boletín del Instituto de Geografía. UNAM. ISSN 0188, Núm. 59, 2006, pp. 26-42.SAGARPA (s.f.), “Abonos orgánicos”. Subsecretaría de Desarrollo Rural. Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA).
SAGARPA (2007), “Programa Nacional Pecuario 2007-2012”. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. México.
UNFCCC (1992), “Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. FCCC/INFORMAL/84*. GE. 05-62301 (S) 220705 220705. *Nueva tirada por razones técnicas. Naciones Unidas.
Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Estudio del Cambio Climático generado por las actividades agropecuarias en el estado de San Luis Potosí
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M.C. David Enrique Flores Jiménez
Dr. Marcos Algara Siller
Ing. Cecilia Barrera Gutiérrez
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