Modelación hidroeconómica procesable y robusta para la gestión de los recursos hídricos bajo incertidumbre. Una aplicación a la cuenca del Río Duero, España

Abstract

[ES] El cambio climático, la escasez de agua y la gestión inadecuada de los recursos hídricos representan algunos de los desafíos más críticos para la sostenibilidad ambiental y económica mundial en el siglo XXI. Estos problemas están interrelacionados y afectan tanto a los ecosistemas naturales como a las actividades humanas. El calentamiento global y los cambios en los patrones de precipitación han reducido la disponibilidad de agua dulce, comprometiendo tanto su cantidad como su calidad. Esta situación amenaza la seguridad hídrica, alimentaria y energética, así como el desarrollo sostenible en muchas regiones del mundo. Para gestionar eficazmente los recursos hídricos bajo estas condiciones, es necesario implementar enfoques innovadores que combinen la ciencia hidrológica con el conocimiento económico y las políticas públicas. Desarrollar modelos de toma de decisiones robustos es esencial para enfrentar la incertidumbre y diseñar estrategias de adaptación efectivas y resilientes. En este sentido, la modelación hidroeconómica proporciona una herramienta crucial para evaluar y optimizar la gestión del agua, simulando diferentes escenarios futuros y analizando los posibles impactos de diversas políticas. Esta tesis se enfoca en la cuenca del río Duero en España, una región que enfrenta desafíos específicos relacionados con la escasez de agua y la variabilidad climática. En el primer capítulo se presenta el contexto global de la crisis del agua, los objetivos y la estructura. El segundo capítulo aborda la modelización hidroeconómica procesable y la incertidumbre en los datos para evaluar las consecuencias económicas de las cuotas de riego y los costes asociados con la reasignación de agua. En el tercer capítulo se explora la incertidumbre estructural en los modelos económicos, presentando un conjunto de modelos para evaluar la viabilidad de diversas estrategias de gestión de agua. Posteriormente, el capítulo cuatro desarrolla un marco modular multisistema que permite integrar y evaluar las interacciones complejas entre los sistemas naturales y humanos. El propósito principal de esta investigación es informar una gestión del agua que permita un desarrollo económico sostenible y robusto de esta cuenca. [EN] Climate change, water scarcity, and inadequate water resource management represent some of the most critical challenges for global environmental and economic sustainability in the 21st century. These issues are interrelated and affect both natural ecosystems and human activities. Global warming and changes in precipitation patterns have reduced the availability of freshwater, compromising both its quantity and quality. This situation threatens water, food, and energy security, as well as sustainable development in many regions worldwide. To effectively manage water resources under these conditions, it is necessary to implement innovative approaches that combine hydrological science with economic knowledge and public policies. Developing robust decision-making models is essential to address uncertainty and design effective and resilient adaptation strategies. In this context, hydro-economic modeling provides a crucial tool for evaluating and optimizing water management, simulating different future scenarios, and analyzing the potential impacts of various policies. This thesis focuses on the Duero River basin in Spain, a region facing specific challenges related to water scarcity and climate variability. The first chapter presents the global context of the water crisis, the objectives, and the structure of the thesis. The second chapter addresses hydro-economic modeling and data uncertainty to assess the economic consequences of irrigation quotas and the costs associated with water reallocation. The third chapter explores structural uncertainty in economic models, presenting a set of models to evaluate the feasibility of various water management strategies. Subsequently, the fourth chapter develops a modular multi-system framework that integrates and evaluates the complex interactions between natural and human systems. The primary purpose of this research is to inform water management that enables sustainable and robust economic development in this basin.