Water and food security are at risk in many places in the world: now and most likely even more in the future, having large economic and humanitarian consequences. Risk managers and decision-makers, such as water management authorities and humanitarian-aid agencies/NGOs, can prevent harmful consequences more efficiently if information is available on-time on (1) the impact on the system, economy or society, and also (2) the probabilities for a failure in the system. EO information has proven to be extremely useful for (1). For looking into the future, considering the uncertainties, novel machine learning techniques are becoming available.

The proposed development is incorporated into an existing solution for providing Drought and Early Warning Systems (DEWS), called InfoSequia. InfoSequia is a modular and flexible toolbox for the operational assessment of drought patterns and drought severity. Currently, the InfoSequia toolbox provides a comprehensive picture of current drought status, based mainly on EO data, through its InfoSequia-MONITOR module. The proposed additional module, called InfoSequia-4CAST, is a major extension of current InfoSequia capabilities, responding to needs that have been assessed in several previous experiences.

InfoSequia-4CAST provides the user with timely, future outlooks of drought impacts on crop yield and water supply. These forecasts are provided on the seasonal scale, i.e. 3-6 months ahead. Seasonal outlooks are computed by a novel state-of-the-art Machine Learning technique. This technique has already been tested for applications related to crop production forecasting and agricultural drought risk financing. The FFTrees algorithm uses predictor datasets (in this case, a range of climate variability indices alongside other climatic and vegetative indices) to generate FFTs predicting a binary outcome – crop yields or water supply-demand balance above or below a given threshold (failure: yes/no).

The activity includes intensive collaboration with stakeholders in Spain, Colombia and Mozambique, in order to establish user requirements, inform system design, and achieve pilot implementation of the system in the second project year. Generic machine learning procedures for training the required FFTs will be developed, and configured for these pilot areas. An intuitive user interface is developed for disseminating the output information to the end users. In addition to development of the forecasting functionality, InfoSequia-MONITOR will be upgraded by integrating state-of-the art ESA satellite data and creating multi-sensor blended drought indices.

La Sierra Nevada de Santa Marta, declarada Reserva de la Biosfera por la UNESCO, es un complejo montañoso aislado de aproximadamente 17.000 km², apartado de la cadena de los Andes que atraviesa Colombia. La Sierra Nevada tiene el pico costero más alto del mundo (5.775 m sobre el nivel del mar) a solo 42 kilómetros de la costa del Caribe. La Sierra Nevada es la fuente de 36 cuencas hidrográficas, lo que la convierte en la principal «fábrica de agua» regional que abastece a 1.5 millones de habitantes, así como vastas áreas agrícolas en las llanuras circundantes utilizadas principalmente para el cultivo de banano y palma aceitera. Los principales problemas por resolver en estas cuencas son: i) Disminución de la disponibilidad de agua para riego, ii) Disminución de la disponibilidad y calidad del agua para consumo humano, iii) Aumento de la salinización de aguas subterráneas y suelos, iv) Aumento de la incidencia de inundaciones.

Este proyecto es un estudio de factibilidad sobre la adopción de técnicas de riego más eficientes por parte de los productores de palma aceitera en la cuenca del río Sevilla (713 km²), una de las cuencas más relevantes en la Sierra Nevada. El objetivo general es identificar el entorno local a nivel de cuenca hidrográfica, los factores limitantes y las intervenciones adecuadas en fincas de palma aceitera para mejorar el uso del agua. Se desarrolló una fase de preparación e implementación que incluyó una evaluación del clima, la disponibilidad hídrica, la amenaza de sequía, las características del suelo, el uso de la tierra y la topografía. Se caracterizaron las variedades de palma aceitera, y las prácticas de campo (por ejemplo, manejo de nutrientes y prácticas de riego), y se determinaron las necesidades de agua de los cultivos. Además, se evaluaron los costos y beneficios asociados a la implementación de tecnologías de riego eficientes como ferti-riego y métodos de cosecha de agua. Se evaluaron ubicaciones potenciales, riesgos y oportunidades para la captación de agua con la idea de almacenar agua en la época lluvioso para poder utilizar el recurso de manera eficiente en la época seca. Se utilizó una variedad de conjuntos de datos SIG y satelitales (por ejemplo, CHIRPS, MODIS-ET, MODIS-NDVI, HiHydroSoil) para evaluar las condiciones ambientales, y los socios colombianos Cenipalma y Solidaridad proporcionaron datos e información local para generar una evaluación integral a nivel de cuenca y de finca. La expectativa es que productores de palma aceitera puedan adoptar técnicas de ferti-riego y cosecha de agua para reducir el déficit hídrico y pérdida de fertilizantes para lograr una producción ambientalmente más sostenible.

Breve descripción del Proyecto

Para apoyar una gestión sostenible y equitativa de los recursos hídricos cada vez bajo más presión, las autoridades competentes en materia de agua deben tener acceso a información actualizada sobre la disponibilidad y el uso de esos recursos. Sin embargo, esta información es a menudo escasa o, en el mejor de los casos, sólo está disponible como datos estáticos en  informes. Esto puede conducir a decisiones subóptimas, especialmente en situaciones críticas tales como sequías, que pueden conducir a disminuir la seguridad de la disponibilidad del recurso agua, frenar el desarrollo económico y social e incluso conducir a disputas y conflictos sobre la asignación de recursos.

HERMANA (Herramienta para el Manejo Integral del Agua), tiene como objetivo fomentar el desarrollo de un Sistema Integrado de Apoyo a la Toma de Decisiones en materia de recursos hídricos, que facilite la toma de decisiones diarias, tácticas y estratégicas relacionadas con los recursos hídricos en Colombia, específicamente en la Cuenca del Valle del Cauca. La herramienta HERMANA será un sistema integral capaz de proporcionar valiosos, pertinentes y fiables datos de aguas subterráneas y de aguas superficiales, así como información a los gestores de alto nivel y usuarios específicos, a un nivel apropiado de detalle y en el momento en que sea necesario. HERMANA, que se basa en el ejemplo de sistemas integrados de apoyo a la toma de decisiones en tiempo real recientemente desarrollados en Juntas de Agua en los Países Bajos, será ejecutado por un sólido equipo de expertos en recursos hídricos, que de manera operacional, táctica y estratégica en la gestión y gobernanza, pueda trabajar juntos en apoyar a los gestores de recursos hídricos y a los gobiernos de todo el mundo.

Objetivos

El objetivo general del proyecto es el de desarrollar un Sistema Integral de Soporte a la Toma de Decisiones para la gestión de recursos hídricos, HERMANA, que facilite a la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC) la toma de decisiones fundamentadas. Este proyecto contribuirá, principalmente, a argumentar la toma de decisiones a la hora de gestionar los recursos de la cuenca, haciéndolas más justificables y transparentes. Para ello se trabajará, especialmente, en el entendimiento e incorporación de la dinámica de los recursos subterráneos de la zona y su uso, como parte integral del sistema completo de la cuenca. Esto contribuirá a una gestión más equilibrada de los recursos de aguas superficiales y subterráneas y conducirá a una mayor garantía de seguridad. El objetivo fomentar la Gestión Integral de los Recursos Hídricos (GIRH), mejorando el uso y la eficiencia del agua en la zona.

Concretamente, los objetivos de este proyecto son:

  • Proporcionar a la CVC un instrumento para comunicarse con las partes interesadas;
  • Avanzar en el proceso de participación de las partes interesadas en la toma de decisiones relacionadas con el agua;
  • Progresar en el co-diseño de instrumentos integrados de gestión de los recursos hídricos y evaluación de la experiencia adquirida que también pueda resultar de aplicación en los Países Bajos;
  • Fortalecer la cooperación entre los socios del consorcio para una futura colaboración;
  • Desarrollar un producto de apoyo a la GIRH que combine la experiencia complementaria del sector hídrico holandés, incluyendo empresas (HydroLogic, FutureWater), un instituto de investigación (Deltares) y autoridades públicas (DWA), que pueda ser de aplicación en otros lugares; y
  • Desarrollar plan de mercado para mostrar la viabilidad del sistema, pudiendo ser implementado en otras cuencas hidrográficas en Colombia y en otras partes del mundo.

El papel de FutureWater

En este proyecto, FutureWater tiene el cometido de poner en funcionamiento soluciones prácticas para la monitorización de sequías y gestión sostenible de recursos hídricos, en base al conocimiento científico y años de experiencia adquirida. FutureWater configurará e implementará el sistema de monitorización de sequías infoSequía (www.infosequia.es), como parte del sistema global que compondrá HERMANA. A su vez, contribuirá en la definición de escenarios y estrategias para la gestión de los recursos hídricos de la zona del Valle del Cauca, así como a la evaluación general de las herramientas existentes y modelos disponibles en HERMANA.

Debido a los eventos hidrometeorológicos extremos acaecidos en 2011, el gobierno colombiano y las agencias regionales encargadas de la gestión del agua se vieron forzados a prestar una mayor atención a los aspectos relacionados con la seguridad del agua y de las presas, a la vez que se activaron programas de colaboración exterior y en especial con las autoridades holandesas.

El objetivo del proyecto fue mejorar las capacidades técnicas de las instituciones colombianas en materia de evaluación de recursos hídricos y gestión adaptativa al cambio climático. Se han ofrecido herramientas y capacitación para:

  • Cuantificar el impacto del cambio climático en el riesgo de inundaciones y la disponibilidad de agua.
  • Identificar umbrales críticos para la seguridad hídrica de los sistemas de agua y esbozar posibles rutas de adaptación.
  • Proporcionar herramientas/enfoques que apoyen los procesos de planificación de los recursos hídricos para hacer frente a las incertidumbres del cambio climático y otros desarrollos futuros en cuencas hidrográficas de pequeño y gran tamaño.
  • Demostrar la aplicabilidad y utilidad de las herramientas para dos casos piloto: una cuenca pequeña (Coello-Combeima) y una grande (Magdalena). En ambas se realizaron actividades de capacitación técnica.
  • Explorar oportunidades de mejora dentro de Colombia y otros países de América Latina.

Las actividades de este proyecto piloto incluyen el análisis del clima histórico a partir de observaciones y del clima futuro con modelos de circulación general (GCM) escalados regionalmente. Las extensiones históricas de las inundaciones y el uso de la tierra se analizan con imágenes radar de satélite. Se desarrolla un modelo hidrológico para evaluar los impactos climáticos en la disponibilidad de agua y la frecuencia y extensión de las inundaciones. Se desarrolla un modelo de asignación de agua basado en la herramienta de modelización WEAP para analizar cómo el suministro de agua actual y futuro se relaciona con las demandas sectoriales de agua. Se determinan los puntos de inflexión para la seguridad hídrica y se evalúan los efectos de las diferentes vías de adaptación utilizando los modelos. Los resultados se presentan y discuten en eventos organizados con las partes interesadas.

Los proyectos apoyan la elaboración de la Estrategia Nacional de Adaptación de Colombia a ser elaborada en 2013 y se espera que esté terminada en 2014. Así mismo, entre septiembre y noviembre de 2014 se desarrollará el Plan Nacional de Desarrollo en el que se definen los planes e inversiones para el horizonte 2014-2018. El Departamento Nacional de Planificación de Colombia espera que los objetivos y enfoques del presente proyecto sean empleados para enriquecer los instrumentos de planificación y la estrategia política nacional.

El consorcio trabaja con una lista de socios locales que incluye: el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM ), Departamento Nacional de Planificación de Colombia (DNP), Corporación Autónoma Regional del Magdalena (CORMAGDALENA), y Corporación Autónoma Regional del Tolima (CORTOLIMA).

El proyecto está financiado por los socios del consorcio y una ayuda del gobierno holandés a través del Programa Partners Voor Water de la Agencia Empresarial de los Países Bajos.