Este Trabajo Fin de Máster analiza el impacto del cambio climático sobre la agricultura y la disponibilidad de agua en la Unión Europea, empleando un enfoque integrado del nexo agua-alimentación. Se parte de una revisión del estado del arte, presentando la situación actual de la superficie agrícola en la UE-27, las extracciones de agua por sector y los rendimientos, superficies y beneficios económicos de tres cultivos estratégicos, lo que permite una visión completa del sistema agroalimentario. También se describen las políticas europeas más relevantes en materia hídrica y agrícola, así como recientes iniciativas de adaptación.
La metodología se basa en el modelo agroeconómico CAPRI-Water, que representa de forma explícita el uso del agua en agricultura. Este modelo incorpora información del modelo biofísico EPIC (que estima rendimientos y necesidades hídricas por cultivo) y del modelo CWAT, que aporta datos sobre disponibilidad hídrica regional.
El análisis de escenarios considera, por un lado, una situación de referencia sin cambio climático y, por otro, tres trayectorias climáticas del IPCC: SSP1-2.6, SSP3-7.0 y SSP5-8.5, que reflejan distintos niveles de presión socioeconómica y cambios en patrones climáticos. Además, se evalúa un escenario de política aplicado sobre el SSP3-7.0, que simula un incremento del 0,5 % anual en la disponibilidad de agua hasta 2050, como resultado de inversiones en infraestructuras y mejoras de eficiencia.
Los resultados permiten comparar el efecto de los distintos escenarios sobre las variables mencionadas. A nivel agregado, se observan diferencias notables entre ellos, sobre todo en la redistribución entre secano y regadío, donde la disponibilidad de agua y los cambios en los rendimientos inducen una reconfiguración del uso del suelo. En el escenario de política, se aprecia una expansión del regadío más tecnificado, que mejora la productividad agrícola sin aumentar la superficie total cultivada. A su vez, se identifican contrastes relevantes entre países, reflejando distintos niveles de vulnerabilidad y capacidad de adaptación. Este análisis territorial aporta una base sólida para el diseño de políticas más eficaces y específicas en el contexto del nexo agua-alimentación bajo condiciones climáticas cambiantes.
ABSTRACT
This Master’s dissertation addresses the impact of climate change on agriculture and the availability of water resources in the European Union through an integrated approach to the water-food nexus. Following a state of the art review, it presents the current situation of agricultural land distribution in the EU-27, as well as water withdrawals by sector. In addition, the study analyzes the yields, the cultivated area and the economic benefits associated with three strategic crops, providing a comprehensive overview of the European agricultural system. It also outlines the main European policies related to water and agricultural management, along with the most recent initiatives for climate change adaptation.
The methodology is based on the application of the CAPRI-water agro-economic model, which explicitly represents water use. This model integrates information from the EPIC bio-physical model which provides yield estimations and crop-specific water requirements and from the CWAT model which supplies data on regional water availability.
The scenario analysis includes, on the one hand, a reference scenario without climate change, and on the other, three climate scenarios corresponding to the IPCC pathways: SSP1-2.6, SSP3-7.0 and SSP5-8.5. These scenarios permit the simulation of different combinations of socio-economic pressures and changes in weather patterns. Additionally, a policy scenario is assessed based on SSP3-7.0 which incorporates investments in water infrastructure and improvements in water use efficiency, resulting in an annual 0.5% increase in water availability until 2050.
The results obtained permit the comparative evaluation of the effect of climate change and adaptation policies on the variables mentioned previously. At an aggregate level, significant differences are observed between scenarios, particularly in the distribution between rain-fed and irrigated land, where water availability and changes in performance drive a reconfiguration of land use. In the policy scenario, there is a notable expansion of the irrigated area at the expense of rain-fed land, as a strategy to maximize agricultural productivity in a context of greater water use efficiency. Furthermore, the study analyzes country-level differences, identifying regions that are more vulnerable to water scarcity or with higher adaptation potential, thereby providing a solid basis for guiding policy decisions within the water-food nexus framework.
Este Trabajo Fin de Máster analiza el impacto del cambio climático sobre la agricultura y la disponibilidad de agua en la Unión Europea, empleando un enfoque integrado del nexo agua-alimentación. Se parte de una revisión del estado del arte, presentando la situación actual de la superficie agrícola en la UE-27, las extracciones de agua por sector y los rendimientos, superficies y beneficios económicos de tres cultivos estratégicos, lo que permite una visión completa del sistema agroalimentario. También se describen las políticas europeas más relevantes en materia hídrica y agrícola, así como recientes iniciativas de adaptación.
La metodología se basa en el modelo agroeconómico CAPRI-Water, que representa de forma explícita el uso del agua en agricultura. Este modelo incorpora información del modelo biofísico EPIC (que estima rendimientos y necesidades hídricas por cultivo) y del modelo CWAT, que aporta datos sobre disponibilidad hídrica regional.
El análisis de escenarios considera, por un lado, una situación de referencia sin cambio climático y, por otro, tres trayectorias climáticas del IPCC: SSP1-2.6, SSP3-7.0 y SSP5-8.5, que reflejan distintos niveles de presión socioeconómica y cambios en patrones climáticos. Además, se evalúa un escenario de política aplicado sobre el SSP3-7.0, que simula un incremento del 0,5 % anual en la disponibilidad de agua hasta 2050, como resultado de inversiones en infraestructuras y mejoras de eficiencia.
Los resultados permiten comparar el efecto de los distintos escenarios sobre las variables mencionadas. A nivel agregado, se observan diferencias notables entre ellos, sobre todo en la redistribución entre secano y regadío, donde la disponibilidad de agua y los cambios en los rendimientos inducen una reconfiguración del uso del suelo. En el escenario de política, se aprecia una expansión del regadío más tecnificado, que mejora la productividad agrícola sin aumentar la superficie total cultivada. A su vez, se identifican contrastes relevantes entre países, reflejando distintos niveles de vulnerabilidad y capacidad de adaptación. Este análisis territorial aporta una base sólida para el diseño de políticas más eficaces y específicas en el contexto del nexo agua-alimentación bajo condiciones climáticas cambiantes.
ABSTRACT
This Master’s dissertation addresses the impact of climate change on agriculture and the availability of water resources in the European Union through an integrated approach to the water-food nexus. Following a state of the art review, it presents the current situation of agricultural land distribution in the EU-27, as well as water withdrawals by sector. In addition, the study analyzes the yields, the cultivated area and the economic benefits associated with three strategic crops, providing a comprehensive overview of the European agricultural system. It also outlines the main European policies related to water and agricultural management, along with the most recent initiatives for climate change adaptation.
The methodology is based on the application of the CAPRI-water agro-economic model, which explicitly represents water use. This model integrates information from the EPIC bio-physical model which provides yield estimations and crop-specific water requirements and from the CWAT model which supplies data on regional water availability.
The scenario analysis includes, on the one hand, a reference scenario without climate change, and on the other, three climate scenarios corresponding to the IPCC pathways: SSP1-2.6, SSP3-7.0 and SSP5-8.5. These scenarios permit the simulation of different combinations of socio-economic pressures and changes in weather patterns. Additionally, a policy scenario is assessed based on SSP3-7.0 which incorporates investments in water infrastructure and improvements in water use efficiency, resulting in an annual 0.5% increase in water availability until 2050.
The results obtained permit the comparative evaluation of the effect of climate change and adaptation policies on the variables mentioned previously. At an aggregate level, significant differences are observed between scenarios, particularly in the distribution between rain-fed and irrigated land, where water availability and changes in performance drive a reconfiguration of land use. In the policy scenario, there is a notable expansion of the irrigated area at the expense of rain-fed land, as a strategy to maximize agricultural productivity in a context of greater water use efficiency. Furthermore, the study analyzes country-level differences, identifying regions that are more vulnerable to water scarcity or with higher adaptation potential, thereby providing a solid basis for guiding policy decisions within the water-food nexus framework. Read More
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