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  

11

Fermentación entérica

Procesos biodigestivos de rumiantes y no rumiantes

Carbohidratos

Glucosa

Ácido acético

Dióxido de carbono

Metano

Bacterias metanógenas

12

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

13

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

14

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

15

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

17

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

28

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

29

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.

33

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

34

35

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.

36

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.

37

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.

38

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

39

M.C. David Enrique Flores Jiménez

Dr. Marcos Algara Siller

Ing. Cecilia Barrera Gutiérrez

¡Gracias por su atención!