M2 act 2

Introducción del caso

En una región semiárida, los recursos hídricos se encuentran bajo presión debido al crecimiento poblacional y al cambio climático. El modelo desarrollado simula la evolución de la población segmentada por grupos de edad (niños, jóvenes, adultos y personas de la tercera edad), así como el consumo y la disponibilidad de agua durante un periodo de 50 años, de 2010 a 2060. A partir de estos elementos, se evalúan métricas como el déficit hídrico per cápita y el estrés hídrico por adulto activo para identificar posibles desequilibrios y proponer políticas sostenibles.

A continuación, se presenta un diagrama de flujo que muestra la evolución de las principales variables del sistema, incluyendo la población por grupos de edad, las reservas de agua, el estrés hídrico por adulto activo y el déficit hídrico per cápita a lo largo del tiempo.

Diagrama de flujo del modelo

library(deSolve)
InitialConditions <- c(niños = 1000000, 
                       jovenes = 500000,
                       adultos = 2000000,
                       tercera.edad = 500000, 
                       reservas.de.agua = 100000000)

times <- seq(2010,  #initial time
              2060, #end time
              1) #time step

estreshidrico <- function(t, state, parameters) {
  with(as.list(c(state,parameters)), {
    #Endogenous auxiliary variables
    consumo.total.de.agua.niños <- niños * consumo.pcniños
    consumo.total.de.agua.jovenes <- jovenes * consumo.pcjovenes 
    consumo.total.de.agua.adultos <- adultos * consumo.pcadultos
    consumo.total.de.agua.tercera.edad <- (tercera.edad * consumo.pctecera.edad) * (1 - ahorro) 

      
    #Flow variables
    nacimientos <- (adultos * tasa.de.natalidad)
    niños.a.jovenes <- niños / tiempo.promedio.niño
    jovenes.a.adultos <- jovenes / tiempo.promedio.joven
    adultos.a.tercera.edad <- adultos / tiempo.promedio.adulto 
    muertes <- tercera.edad / tiempo.promedio.tercera.edad 
    consumo <- consumo.total.de.agua.niños + consumo.total.de.agua.jovenes + consumo.total.de.agua.adultos +   consumo.total.de.agua.tercera.edad 
      
    #Métricas de desempeño 
    estres.hidrico.adulto.activo <- (consumo.total.de.agua.niños + consumo.total.de.agua.jovenes + consumo.total.de.agua.tercera.edad) / adultos #ojo con los parentesis 
    deficit.hidrico <- consumo / reservas.de.agua  
  
    #State (stock) variables (d)
    dniños <- nacimientos - niños.a.jovenes
    djovenes <- niños.a.jovenes - jovenes.a.adultos
    dadultos <- jovenes.a.adultos - adultos.a.tercera.edad
    dtercera.edad <- adultos.a.tercera.edad - muertes
    dreservas.de.agua <- recarga - evaporacion - consumo  #max = para que no tome valores negativos en las reservas de agua 
    
    list(c(dniños, djovenes, dadultos, dtercera.edad, dreservas.de.agua), 
         estres.hidrico.adulto.activo = estres.hidrico.adulto.activo, 
         deficit.hidrico = deficit.hidrico)
  })
}

parameters<-c(tasa.de.natalidad = 25 / 1000, #25 niños por cada 1000 adultos 
              tiempo.promedio.niño = 15, #años 
              tiempo.promedio.joven = 10, #años
              tiempo.promedio.adulto = 40, #años
              tiempo.promedio.tercera.edad = 20, #años
              recarga = 5000000, #(m³)
              evaporacion = 10000000, #(m³)
              consumo.pcniños = 100 / 1000, #(m³)
              consumo.pcjovenes = 100 / 1000, #(m³)
              consumo.pcadultos = 150 / 1000, #(m³)
              consumo.pctecera.edad = 150 / 1000, #(m³),
              ahorro = 20 / 100
    
  )


intg.method<-c("rk4")

out <- ode(y = InitialConditions,
           times = times,
           func = estreshidrico,
           parms = parameters,
           method =intg.method )

plot(out,
     col=c("blue"))

¿En qué año comenzará a haber un déficit hídrico per cápita mayor a 1? (Es decir, cuándo la demanda total de agua supere la disponibilidad). 2028

¿Cómo evoluciona el estrés hídrico por adulto activo en los próximos 50 años? (Esto permite ver el peso que recae en la población económicamente activa con respecto a la demanda de los grupos dependientes). El estrés hídrico por adulto activo aumenta de manera progresiva entre 2010 y 2060. Esto indica que la carga de demanda de agua por parte de los grupos inactivos (niños, jóvenes y personas mayores) recae cada vez más sobre una población adulta que, aunque crece levemente, no logra compensar el crecimiento del consumo total. Esta tendencia sugiere un sistema cada vez más insostenible en términos de equilibrio entre quienes consumen y quienes sostienen el sistema.

¿Qué políticas podrían reducir el estrés hídrico? (Recuerda relacionar a las variables existentes en el sistema). Una política eficaz sería reducir el consumo per cápita de agua de los grupos inactivos, particularmente de la tercera edad, que tiene un consumo elevado (150 litros diarios). Esto puede lograrse a través de una política estructural, como la distribución de tecnologías ahorradoras a partir del año 2030, lo cual se representa en el modelo con la variable ahorro.tercera.edad. Al aplicar este ahorro como una reducción del consumo per cápita (consumo.pct.tercera.edad), se disminuye el consumo total de este grupo, lo que alivia la presión sobre la población adulta y, en consecuencia, reduce el estres.hidrico.adulto.activo. Esta estrategia se alinea con los flujos y parámetros existentes en el sistema sin generar resistencia social, ya que no implica una modificación directa del comportamiento.