Un marco de nexo agua-energía-alimentos-tierra para la optimización multiobjetivo y la evaluación de riesgos que...

Área de la Ciencia:

• Ciencias y gestión del medio ambiente
• Economía de los recursos
• Adaptación al cambio climático

Sus antecedentes:

• El cambio climático intensifica la interdependencia dentro del nexo agua-energía-alimentos-tierra (WEFLN), lo que plantea desafíos a la gestión tradicional de los recursos.
• La investigación existente se esfuerza por cuantificar los riesgos de escasez de múltiples recursos y optimizar las decisiones de alta dimensión.
• La WEFLN se enfrenta a interacciones complejas que requieren herramientas analíticas avanzadas para una gestión eficaz.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un marco integrado para la identificación sistemática, optimización y evaluación coordinada de los riesgos en el marco de la Red Mundial de Control de Riesgos.
• Cuantificar la estructura de dependencia de los riesgos conjuntos entre los recursos hídricos, energéticos y terrestres.
• Lograr una optimización sinérgica de los sistemas WEFLN para mejorar la utilización de los recursos y los beneficios económicos.

Principales métodos:

• Construyó un modelo de probabilidad conjunta multidimensional utilizando R-vine Copula para evaluar las interacciones de riesgo.
• Desarrolló una programación difusa multiobjetivo con restricciones de oportunidad basada en Copula (CCFMOP) para la optimización colaborativa.
• Empleó un algoritmo evolutivo multiobjetivo caótico con red Q profunda y descomposición para resolver modelos de optimización.
• Se utilizó un modelo de gravedad coordinada de acoplamiento (CCGM) para evaluar los vínculos intra e inter-sistema.

Principales resultados:

• El R-vine Copula modela efectivamente la distribución conjunta de la disponibilidad de recursos de agua, electricidad y tierra.
• Se han simulado seis escenarios de riesgo que demuestran la aplicabilidad del marco.
• Los mejores esquemas de compensación (BTS) en el escenario S1 mejoraron el índice de oferta y demanda de agua (SDI) en un 22,1%, la productividad energética (EP) en un 8,7% y los beneficios económicos de los alimentos (EB) en un 6,2%.

Conclusiones:

• El marco Trinity propuesto identifica sistemáticamente los riesgos de escasez de recursos conjuntos en la WEFLN.
• El marco permite una optimización coordinada con múltiples objetivos, equilibrando la disponibilidad de recursos y los beneficios económicos.
• Este enfoque integrado proporciona una base científica para mejorar la capacidad de desarrollo coordinado regional bajo los impactos del cambio climático.