Herramientas de Decisi

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Herramientas de Decisión para Evaluar
Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al
Cambio Climático Sector Recursos Hídricos
Sebastián VicuñaUniversity of California,
Berkeley/SEICGE Hands-on Training Workshop on
VA Assessments for the Latin America and the
Caribbean RegionAsunción, Paraguay, 14-18 August
2006
2
Presentación

• Adaptación y Vulnerabilidad con respecto a los
  recursos hídricos.
• Implicancias del cambio climático para los
  recursos hídricos
• Herramientas/Modelos
• Presentación del Modelo WEAP
• Rol de Análisis Multi-Criterio (AMC)

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Evaluación Efectiva de VA

• Definiendo una evaluación de VA
• A menudo VA en el sector hídrico se enfoca mas
  en el análisis que en la evaluación
• Por qué? Porque el enfoque se hace en los
  impactos biofísicos, Ej. respuesta hidrológica,
  producción de cosecha, uso de tierra, etc.
• Sin embargo la evaluación es un proceso integrado
  que requiere la interfaz de la ciencias físicas y
  sociales y las políticas públicas.

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Evaluación Efectiva de VA (continuación)

• Preguntas generales
• Que es lo que la evaluación esta tratando de
  influenciar?
• Como puede ser mas efectiva la interfaz
  ciencia/política?
• Como podrían los participantes ser más eficientes
  en el proceso?
• Problemas
• Los participantes llegan con objetivos/experiencia
  s distintas.
• Estas diferencias a menudo llevan al
  disentimiento /diferencias de opinión - aquí es
  cuando MCA puede ayudar en la priorización

5
Evaluación Efectiva de VA(continuación)

• Para que tenga valor, el proceso de evaluación
  requiere de
• Relevancia
• Credibilidad
• Legitimidad
• Participación Consistente
• Un proceso Interdisciplinario
• El proceso de evaluación a menudo requiere de una
  herramienta
• La herramienta es usualmente un modelo o serie de
  modelos
• Estos modelos sirven como interfaz
• Esta interfaz es un puente para el diálogo entre
  científicos y los políticos.

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El Sector de Recursos HídricosLos distintos usos
del Agua
7
Recursos de Agua desde la Perspectiva de Servicios

• No solo una evaluación de las relaciones entre
  lluvia y escorrentía (caudal en los ríos)
• Sino que mas bien una evaluación de los impactos
  potenciales del calentamiento global en los
  bienes y servicios que proveen los sistemas de
  agua dulce

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Recursos de Agua- Un Sector Crítico de VA

• Debe considerar tanto los sistemas manejados como
  los naturales
• Actividades humanas afectan ambos sistemas

Sistemas Manejados
Presión Externa
Producto,utilidad/bien o servicio Proceso de
Control
Ejemplo Agricultura
Ejemplo Humedales
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Presiones Externas Hidrológicas relacionadas al
Cambio Climático

• Cantidad de Precipitación
• Incremento del promedio global
• Diferencias regionales marcadas
• Aumento de la Temperatura
• Cambio en la temporalidad de los flujos
• Retirada de glaciares
• Frecuencia e intensidad de Precipitación
• Menor frecuencia, mayor intensidad (Trenberth et
  al., 2003)
• Evaporación y transpiración
• Incremento en la evaporación total
• Complejidades regionales debido a las
  interacciones de planta/atmósfera

10
Presiones Específicas Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)
Arnell., 2003
11
Presiones Específicas Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)

• Arnell., 2003

12
Presiones Específicas Escorrentía Anual
Cambios en la escorrentía anual (escenario A2)

• Arnell., 2003

13
Presiones Específicas temporalidad de los
caudales
Tendencia en la temporalidad de caudales en el
Oeste de América del Norte
Stewart et al., 2004
14
Analogía con el Oeste en América del Norte
http//plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/in
dex.html
15
Analogía con el Oeste en América del Norte
http//plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/in
dex.html
16
Presiones Específicas temporalidad de los
caudales
Cambios en los caudales en ríos en el Oeste
Americano bajo Cambio Climático
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Presiones Específicas Retirada de glaciares
Evolución del glaciar Chacaltaya (Bolivia)
Retroceso del glaciar Broggi Glaciar en 1979 y
1997
Fluctuación del frente de 4 glaciares en Perú
Comunicación Nacional del Perú a la
UNFCCC Francou et al., 2000
18
Presiones Específicas Retirada de glaciares

• Los flujos en épocas secas dependen de las aguas
  de deshielo
• Probable disminución de volúmenes y llegada mas
  temprana de flujos
• Implicaciones en la producción de
  hidroelectricidad, demandas agrícolas, calidad de
  agua en los ríos, y necesidades de los ecosistemas

19
Presiones Específicas Condiciones Climáticas
Extremas

• El impacto de la variabilidad climática (El
  Niño/Niña Oscilación Sur) en la disponibilidad de
  agua y todos los sectores económicos en varios
  países de la región. (e.g. Perú, Ecuador, América
  Central) (IPCC 2001).
• Algunos modelos climáticos indican mayor
  frecuencia en condiciones climáticas tipo El Niño
  con incremento de las concentraciones de gases de
  efecto invernadero. (Meehl y Washington 1996
  Trenberth y Hoar, 1997).

20
Presiones Específicas Condiciones Climáticas
Extremas
Cambios en los extremos para los 2050s, bajo
HadCM3
Arnell., 2003
21
Presiones Específicas Condiciones Climáticas
Extremas
Cambios en los extremos para los 2050s, bajo
HadCM3
Arnell., 1999
22
Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos

• Construcción/modificación de la Infraestructura
  física
• Revestimiento de Canales
• Canaletas/Conductos cerrados en vez de canales
  abiertos
• Integrando reservorios separados dentro de un
  solo sistema
• Incrementar la altura de la pared de la presa
• Incremento del tamaño del canal
• Remoción de los sedimentos de los reservorios
  para un mayor almacenamiento
• Transferencia de agua entre cuencas

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Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos
(continuación)

• Manejo adaptable de los sistemas existentes de
  suministro de agua
• Cambio en las reglas de operación
• Uso conjuntivo de las reservas de agua
  superficiales y subsuperficiales
• Sistema de operación de reservorios físicamente
  integrados
• Suministro/demanda coordinada

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Ejemplos de Adaptación en los Recursos Hídricos
(continuación)

• Políticas, conservación, eficiencia y tecnología
• Doméstica
• Re-utilización de agua residencial y municipal
• Reparación de pérdidas
• Recolección de agua de lluvia para uso no potable
• Aparatos de bajo consumo
• Sistema de suministro dual (potable y no potable)
  
• Agrícola
• Temporalidad de irrigación y eficiencia
• Revestimiento de canales, cierre de conductos
• Drenaje re utilizado, utilización de desperdicios
  de efluentes del agua.
• Cultivos de alto valor con bajo consumo de agua
• Sistema riego por goteo, micro-spray, baja
  energía, aplicación precisa de sistemas de
  irrigación
• Cosechas con tolerancia a la sal que pueden
  utilizar agua drenada

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Ejemplos de Adaptación Suministro de Agua
(continuación)

• Políticas, conservación, eficiencia y tecnología
  (continuación)
• Industria
• Re utilización de agua y reciclado
• Cierre de ciclo y/o enfriamiento del aire
• Turbinas hidroeléctricas más eficientes
• Pozos de enfriamiento, torres humedecidas y
  torres secas
• Energía hidroeléctrica
• Re operación del Reservorio/Embalse
• Cogeneración (uso beneficiario del calor de los
  flujos de descarga)
• Reservorios adicionales y estaciones
  hidroeléctrica
• Baja velocidad de cabecera del río de la planta
  hidroeléctrica
• Transferencias a otras actividades impulsados por
  efectos de precios del mercado.
• Utilizar el precio del agua para cambiar el uso
  del agua entre sectores

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Herramientas para el Estudio de VA de Recursos
Hídricos

• Que herramientas están disponibles para entender
  las vulnerabilidades de los recursos hídricos y
  para evaluar posibles estrategias de adaptación?
• Como pueden los actores locales comprometerse en
  estos procesos?

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Tipos de Modelos de Recursos Hídricos

• Hidráulico modelos de procesos biofísicos que
  describen el flujo en ríos, inundaciones entre
  otros
• Hidrología procesos que relacionan precipitación
  y escorrentía
• Planificación modelos de los sistemas de
  recursos hídricos
• Que modelo?...
• Que preguntas esta tratando de responder?

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Modelo Hidráulico

• Preguntas criticas
• Cuan rápido, cuan profundo fluye el río (efectos
  de inundaciones)
• Como los cambios en el caudal y la morfología de
  los canales impactan el transporte de sedimentos
  y los servicios que provee (habitas para peces,
  recreación, etc.).

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Modelo Hidrológico

• Preguntas criticas
• Como es la relación entre precipitación y caudal
  en el río?
• Cuales son los caminos que sigue el agua a través
  de la cuenca?
• Como afectan estos movimientos la magnitud,
  temporalidad, duración y frecuencia de caudales
  en el río, así como la calidad de las aguas?

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Modelo de Planificación

• Preguntas criticas
• Como deber ser distribuida el agua entre varios
  usos en momentos de déficit?
• Como deben restringirse las operaciones de los
  sistemas para proteger los servicios que provee
  el río?
• Como debe operarse la infraestructura en el
  sistema (ej, reservorios/embalses, obras de
  extracción de agua) para lograr el máximo
  beneficio (económico, social, ecológico)?
• Como cambian la distribución, operación y
  restricciones de operación si nuevas estrategias
  de manejo son introducidas al sistema?

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Herramientas para usar en la Evaluación Modelos
de Agua Referenciales

• Operacionales e hidráulicos
• HEC
• HEC-HMS lluvia-escorrentía en base a evento
  (provee de información a HEC-RAS para hacer
  mapeos 1-d de inundación)
• HEC-RAS una dimensión flujo intransiente o
  transiente
• HEC-ResSim modelación de operación de embalses
• WaterWare
• RiverWare
• MIKE11
• Delft3d

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Modelos Hidráulicos

• HEC-HMS escala de cuenca, simulación hidrológica
  en base a evento, de los procesos
  lluvia-escorrentía
• Procesos lluvia-precipitación de corta duración
  para pequeñas cuencas
• Gratis, se puede bajar de la web

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Herramientas para usar en la Evaluación Modelos
de Agua Referenciales (continuación)

• Planificación/hidrología
• WEAP21
• Aquarius
• SWAT
• IRAS (Interactive River and Aquifer Simulation)
• RIBASIM
• MIKE 21 and BASIN

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Enfoque Actual Implicancias del Cambio
Climático en la Planificación e Hidrología

• Modelos de planificación/hidrología
  seleccionados deben poder usarse en un PC, con
  amplia documentación, facilidad de uso, gratis (o
  gratis para los países en desarrollo)
• Aquarius
• SWAT (Soil Water Assessment Tool)
• WEAP21 (Water Evaluation and Planning)

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Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos

• Ventaja de AQUARIUS Posee criterios de
  eficiencia económica para redistribuir los flujos
  en el río hasta que los retornos marginales para
  todos los usos del agua sean iguales
• No puede recibir información climática
  directamente los caudales deben ser prescritos
  por el usuario
• Enfoque económico

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Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos
(continuación)

• Ventaja de SWAT Puede predecir los efectos que
  tienen las distintas decisiones de manejo en la
  calidad del agua, sedimentos, nutrientes y cargas
  de pesticidas en cuencas sin monitoreo. Considera
  complejos constituyentes de la calidad del agua.
• Precipitación-escorrentía, ruteo en el río a
  escala temporal diaria
• Se enfoca principalmente en el lado de suministro
  del balance de aguas

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Modelos de Manejo de Aguas e Hidrológicos/Físicos
(continuación)

• Ventaja de WEAP21 Integra sin quiebres los
  procesos hidrológicos en la cuenca con el sistema
  de manejo de recursos hídricos
• Puede recibir directamente información climática
• Basado en una visión holística e integrada del
  manejo de los recursos de agua (integrated water
  resources management -IWRM) oferta y demanda de
  agua

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Vision General de WEAP

• Hidrología y planificación
• Ejemplos y ejercicios en la planificación para la
  distribución de agua
• Escenarios
• Agregando hidrología al modelo
• Interfaz con el Usuario
• Escala
• Datos requeridos y recursos
• Calibración y validación
• Resultados
• Licencia y registro

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WEAP y la Planificación

• Provee una estructura común y transparente para
  organizar la información de recursos hídricos a
  cualquier nivel deseado cuenca local, regional
  o río internacional
• Fácilmente se pueden desarrollar escenarios para
  explorar posibles futuros del agua
• Las implicancias de distintas políticas pueden
  ser evaluadas

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Usos de WEAP

• Investigación de Políticas
• Distribuciones de agua alternativos
• Cambio Climático
• Cambio en el uso de tierra
• Planificación de la Infraestructura
• Construcción de Capacidad
• Negociación
• Participación de los distintos actores

41
Las capacidades de WEAP

• Lo que puede hacer
• Planificación a alto nivel a escalas locales o
  regionales
• Manejo de demanda
• Distribución de agua
• Evaluación de infraestructura

• Lo que no puede hacer
• Operaciones a escalas menores que diarias
• Optimización de la oferta y demanda (ej.
  minimización de costos o maximización de
  bienestar social)

42
Un Sistema Simple en WEAP21
43
Una restricción en la infraestructura
44
Una restricción regulatoria
45
Diferentes Prioridades

• Por ejemplo, la demanda de grandes productores
  (70 unidades) puede ser la Prioridad numero 1 en
  un escenario, mientras que las demandas de
  menores productores (40 unidades) puede ser la
  Prioridad numero 1 en otro escenario..

46
Diferentes Preferencias
30

• Por ejemplo un usuario central puede preferir
  tomar agua desde un tributario debido a menores
  costos de bombeo

10
0
90
47
WEAP es conducido por los Escenarios

• El editor de escenario realmente acomoda los
  análisis de
• Escenarios de Cambio Climático y supuestos
• Supuestos en las demandas futuras
• Supuestos en los futuros desarrollos de la cuenca

48
Futuro y Escenarios Por que?

• Escenarios una manera sistemática de pensar
  acerca del futuro
• Para ganar un mejor entendimiento de las posibles
  implicancias de las decisiones (o las
  no-decisiones) a través de los distintas escalas
  espaciales y temporales
• Para apoyar la toma de decisiones

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Fuerzas Impulsoras

• Tecnología
• Tecnología de la computación y la información
• Biotecnología
• Miniaturización
• Medio Ambiente/Clima
• Aumento de los stress globales
• Degradación local
• Algo de remediación en los países mas ricos
• Instituciones
• Instituciones globales
• Gobiernos democrático
• Rol de la sociedad civil en la toma de decisiones

• Demografía
• Numero de personas
• Urbanización
• Vejez
• Economía
• Integración con la economía global
• Social
• Aumento en la inequidad
• Pobreza persistente
• Cultural
• Esparcimiento de valores de consumismo e
  individualismo
• Reacción nacionalista y religiosa

50
Quienes son los Actores?

• Gobierno
• Sector Privado
• Sociedad Civil
• El Publico

• Granjeros ricos
• Granjeros pobres
• Urbes
• Ambientalistas
• O?

51
Considerar las Fuentes de Incertidumbre
Ignorancia
El Entendimiento es limitado
Sorpresa
Lo inesperado y nuevo puede alterar las
direcciones
Volición
Las decisiones humas importan
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Pronostico y Mirada Retrospectiva
A donde queremos ir? Como llegamos allá?
53
(No Transcript)
54
Estructura de WEAP
55
WEAP Interfaz con el Usuario
Idiomas Solo la Interfaz Ingles Francés Chino Esp
añol
56
(No Transcript)
57
Requerimientos de Datos

• WEAP le permite al usuario determinar el nivel de
  complejidad deseado
• Dependiendo de las preguntas que tienen que ser
  abordadas
• La disponibilidad de datos

58
Desde lo simple
59
Hasta lo complejo.
60
Requerimientos de datos Oferta de Agua

• Oferta de agua definida por el usuario (caudal en
  determinados ríos dados como series de tiempo)
• Series de tiempo de caudal en río (cabecera) m3/s
• Red de ríos (conectividad)
• Alternativamente la oferta puede ser calculada a
  través del modulo hidrológico (dejar que la
  cuenca genere el caudal en el río)
• Atributos de la cuenca
• Área, tipo cubierta. . .
• Climatología
• Precipitación, temperatura, velocidad del viento,
  y humedad relativa

61
Caudales y Demandas son prescritas por el usuario
62
Dejar que el Clima Maneje la Hidrología
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El Modulo Hidrológico2-Baldes en WEAP
Surface Runoff f(Pe,z1,1/LAI)
Sw
Dw
64
Existe un Modelo 2-Baldes por tipo de Suelo
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Marco Analítico de Hidrología Integrada/Manejo de
Aguas en WEAP21
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Requerimientos de DatosDemanda

• Datos para la demanda de agua multi-sectorial
• Demanda municipal e industrial
• Agregada por sector económico (manufactura,
  turismo, etc.)
• Desagregada por población (ej., uso por persona,
  uso por grupo socioeconómico)
• Demandas en la agricultura
• Agregado por área ( hectáreas, uso anual de agua
  por hectárea)
• Desagregado por requisitos para cada cosecha
• Demandas de los ecosistemas (caudales mínimos
  ecológicos)

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Requerimientos de datos (continuación)
SECTOR
SUBSECTOR
USO FINAL
APARATO
Tendido Aspersión Goteo Standard Eficiente ...
Cocina Baño Ducha Toilet ...
Agricultura Industria Municipal
Irrigación ... Enfriamiento Procesos Otros Fa
milia única Multi-familiar ...
Algodón Arroz Trigo ... Energía Petróleo Papel ..
. Ciudad del Sur Ciudad oriental ...
68
Ejemplos donde encontrar Datos

• Conocimiento local!
• Clima
• http//www.ncdc.noaa.gov/cgi-bin/res40.pl
• http//ingrid.ldgo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCD
  C/.GCPS/.MONTHLY/.STATION/
• Hidrología (Global Runoff Data Center)
• www.grdc.bafg.de
• GIS
• http//data.geocomm.com/catalog/
• Recursos generales
• www.weap21.org

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Calibración y Validación

• Criteria para evaluar el modelo
• Caudales a lo largo del cauce principal y
  tributarios
• Almacenaje en reservorio y descargas
• Trasvases de aguas desde otras cuencas
• Demanda y entrega de agua a la Agricultura
• Demanda y entrega de agua a los sectores
  municipal e industrial
• Tendencia y niveles de agua almacenado en los
  acuíferos

70
Modelando Caudal en Ríos
71
Mirando a los Resultados
72
Y que hacer después?

• Como pueden usarse los resultados de WEAP, o
  cualquier otro modelo de recursos hídricos, ser
  organizados y analizados de manera de priorizar y
  seleccionar las estrategias de adaptación
  apropiadas?...
• Análisis multi-criterio impulsado por la
  participación de los actores relevantes puede
  ayudar

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Análisis Multi-Criterio(Multi-criteria Analysis
/MCA)

• Cualquier método usado para determinar
  preferencias entre opciones alternativas, cuando
  las alternativas pueden lograr distintos
  objetivos
• Es particularmente útil en situaciones donde un
  único criterio es insuficiente, y permite a
  quienes toman las decisiones tomar en cuenta una
  serie de factores relevantes

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MCA Alcance

• Todos los sectores, regiones, estilos de vida,
  ecosistemas, etc.
• Ha sido usado extensamente en la planificación de
  recursos hídricos, manejo de zonas costeras,
  desarrollo agrícola, y procesos de participación
  ciudadana

75
MCA Resultados claves

• La mejor opción o
• Una lista reducida con las opciones preferidas o
• Una caracterización de las posibilidades
  aceptables e inaceptables

76
MCA Datos claves

• Criteria de evaluación
• Medidas relevantes para cada criterio

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MCAWEAP Motivacion

• Desarrollar una herramienta de computador
  interactiva en el computador para facilitar la
  evaluación multi-criterio de distintas opciones
  de recursos hídricos en un contexto de
  participación de los actores relevantes
• Diseñado específicamente para ser usado en
  conjunto con los resultados del modelo WEAP y un
  proceso de participación de los actores
  relevantes para desarrollar, ponderar y aplicar
  criterios de evaluación a distintas opciones de
  adaptación

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MCAWEAP Historia

• MCA-WEAP es in nuevo modelo basado en macros de
  Excel, desarrollado a partir de los NAPAssess,
  una herramienta desarrollada por SEI para ser
  usada por Sudan y Yemen en sus procesos NAPA
• Ahora ha sido reformulada para enfocarse
  exclusivamente en las opciones de adaptación en
  torno al agua usado hasta el momento en los
  estudios del Netherlands Climate Assistance
  Program (NCAP)
• Asegurar adecuada representación de los actores
  relevantes
• Identificar estrategias de adaptación de CC
• Establecer criteria especifica a cada país para
  evaluar y priorizar opciones
• Dar recomendaciones de iniciativas de adaptación
  basadas en consensos
• Fuente abierta, y todavía una versión BETA!

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MCAWEAP Capacidades

• Organiza el proceso de análisis multi-criterio
  al
• Almacenar toda la información relevante del
  proyecto en un sola plataforma
• Apoyar un proceso transparente y de fácil
  entendimiento para desarrollar, ponderar, y
  aplicar los criterios de evaluación
• Producir una lista ordenada de alternativas

80
MCAWEAP Etapas

• Evaluar las vulnerabilidades claves
• Identificar los actores claves
• Identificar las potenciales estrategias de
  adaptación
• Desarrollar un proceso impulsado por los actores
  relevantes de evaluación de los criterios para
  determinar las puntos de conflicto/compensaciones
• Asignar importancia relativa a los criterios
• Priorizar las opciones de adaptación que mejor
  cumplan las necesidades de los mas vulnerables

81
(No Transcript)
82
Licencia para WEAP

• Ir a www.weap21.org y registrarse para una
  licencia nueva (gratis para los gobiernos,
  universidades, y organizaciones sin fines de
  lucro en países en desarrollo)
• Registrar WEAP bajo la ventana de Help en el menú
  y seleccionar Register WEAP