En la segunda ciudad más grande de Kenia, Mombasa, Se espera que la demanda de agua se duplique para 2035 a un estimado de 300, 000 metros cúbicos por día. En el clima cálido y húmedo actual de Mombasa, que el agua proviene de un volumen sustancial de precipitación que también puede cambiar significativamente a medida que la región se calienta en las próximas décadas de acuerdo con las proyecciones del modelo climático global.

Lo que no está claro en las proyecciones sin embargo, es si los niveles de precipitación subirán o bajarán junto con ese calentamiento.

La dirección final y la magnitud del cambio de precipitación es una preocupación importante para los diseñadores de un sistema de presa y embalse propuesto que capturará la escorrentía en el río Mwache. que actualmente asciende a unos 310, 000 metros cúbicos por día. La incertidumbre sustancial sobre la escorrentía futura hace que sea difícil determinar la capacidad del reservorio necesaria para satisfacer la demanda de agua de Mombasa a lo largo de su vida útil estimada de 100 años. Por lo tanto, el planificador de la ciudad se enfrenta a la decisión de invertir en un presa a gran escala para proporcionar un suministro de agua constante en el clima futuro más seco proyectado por los modelos, una presa de menor escala que podría adaptarse a las necesidades actuales, o comience con algo pequeño y desarrolle la capacidad según sea necesario.

Para ayudar a ciudades como Mombasa a sortear decisiones tan importantes, un equipo de investigadores del Programa Conjunto del MIT sobre la ciencia y la política del cambio global ha desarrollado un nuevo enfoque sistemático para diseñar infraestructura hídrica a largo plazo en medio de la incertidumbre del cambio climático. Su marco de planificación evalúa el potencial de aprender sobre el cambio climático regional a lo largo del tiempo a medida que se disponga de nuevas observaciones. y así evaluar la idoneidad de enfoques flexibles que agreguen capacidad de almacenamiento de agua de manera incremental si el clima se vuelve más cálido y seco.

Los investigadores describen el marco y su aplicación a Mombasa en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Un nuevo marco para el diseño de infraestructura hídrica

Usar el marco para comparar los costos de vida útil probables de un enfoque flexible con los de dos estáticos, opciones irreversibles para la presa propuesta en Mombasa, una diseñada para los más secos, clima más cálido, el otro para el clima actual:el equipo de investigación encontró que el enfoque flexible es el más rentable y, al mismo tiempo, mantiene un suministro confiable de agua a Mombasa.

"Descubrimos que la opción de adaptación flexible, lo que permite aumentar gradualmente la altura de la presa, reduce sustancialmente el riesgo de sobreconstrucción de la infraestructura que no necesita, y mantiene un nivel similar de confiabilidad del suministro de agua en comparación con tener una presa más grande desde el principio, "dice Sarah Fletcher, el autor principal del estudio, becario postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT.

El trabajo de Fletcher en el estudio se completó en gran parte como un doctorado. estudiante del Instituto de Datos del MIT, Systems and Society bajo la supervisión del coautor y científico investigador del programa conjunto del MIT, Kenneth Strzepek, y en colaboración con la coautora y ex asociada de investigación del Programa Conjunto Megan Lickley, ahora un Ph.D. estudiante en el Departamento de Tierra, Ciencias Atmosféricas y Planetarias.

El gobierno de Kenia se encuentra ahora en las etapas finales del diseño de la presa Mwache.

"Debido a los esfuerzos del Programa Conjunto para que la investigación climática de vanguardia esté disponible para su uso a nivel mundial, los resultados de este estudio han informado el proceso continuo de diseño y planificación maestra, ", dice Strzepek." Es una ilustración perfecta de la misión de Global MIT:'Of the World. En el mundo. Por el mundo.'"

Al identificar oportunidades para aplicar de manera confiable enfoques flexibles en lugar de estáticos al diseño de la infraestructura del agua, El nuevo marco de planificación podría liberar miles de millones de dólares en ahorros en inversiones en adaptación climática, ahorros que podrían transferirse para brindar soluciones de infraestructura hídrica a muchas más comunidades con recursos limitados que enfrentan riesgos climáticos sustanciales.

Incorporación del aprendizaje en la toma de decisiones de gran infraestructura

El estudio puede ser el primero en abordar una limitación en la planificación actual de la infraestructura del agua, que tradicionalmente asume que las estimaciones actuales de incertidumbre sobre el cambio climático persistirán a lo largo de todo el cronograma de planificación, uno que típicamente abarca varias décadas. En muchos casos, esta suposición causa flexibilidad, opciones de planificación adaptativa para que parezcan menos rentables que los enfoques estáticos. Al estimar por adelantado cuánto pueden esperar los planificadores aprender sobre el cambio climático en el futuro, el nuevo marco puede permitir a los responsables de la toma de decisiones evaluar si es probable que los enfoques adaptativos sean fiables y rentables.

"Los modelos climáticos pueden proporcionarnos una gama útil de trayectorias potenciales del sistema climático, ", dice Lickley." Existe una incertidumbre considerable en términos de la magnitud y el momento de estos cambios durante los próximos 50 a 100 años. En este trabajo mostramos cómo incorporar el aprendizaje en estas decisiones de gran infraestructura a medida que obtenemos nuevos conocimientos sobre la trayectoria climática en las próximas décadas ".

Usando esta herramienta de planificación, un planificador de la ciudad podría determinar si tiene sentido elegir un enfoque de diseño estático o flexible para un sistema de infraestructura de agua propuesto basado en las proyecciones actuales de temperatura máxima y cambio de precipitación durante la vida útil del sistema, junto con información que eventualmente vendrá de futuras observaciones de cambios de temperatura y precipitación. En el estudio, los investigadores realizaron este análisis para la presa propuesta de Mombasa bajo miles de futuras simulaciones climáticas regionales que cubren una amplia gama de tendencias potenciales de temperatura y precipitación.

"Por ejemplo, si comenzaste en una trayectoria de alta temperatura y dentro de 40 años permaneces en esa trayectoria, sabría que ninguna de las opciones de diseño de baja temperatura ya es factible, ", dice Fletcher." En ese punto, habrías excedido una cierta cantidad de calentamiento, y luego podría descartar la opción de planificación de cambios de temperatura baja, y aprovechar un enfoque adaptativo para aumentar la capacidad ".

El desarrollo futuro del marco de planificación puede incorporar el análisis del potencial para aprender sobre otras fuentes de incertidumbre, como el crecimiento de la demanda de recursos hídricos, durante la vida de un proyecto de infraestructura hídrica.