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A novel modelling toolkit for unpacking the Water-Energy-Food-Environment (WEFE) nexus of agricultural development
(2022) Correa Cano, M. E.; Salmoral, G.; Rey, D.; Knox, J. W.; Graves, A.; Melo Contreras, Óscar; Foster Bonnette, William; Naranjo, L.; Zegarra, E.; Johnson, C.; Viteri Salazar, O.; Yan, X.
Increasing food demand has led to significant agricultural expansion globally with negative impacts on resources and the environment, a perfect manifestation of the Water-Energy-Food-Environment nexus. Whilst many tools have been developed to understand the complexity of the Water-Energy-Food-Environment nexus most have failed to explicitly consider biophysical and socio-economic aspects simultaneously. A novel Water-Energy-Food-Environment modelling toolkit is developed that integrates both these components by combining different modelling approaches including irrigation simulation, economic modelling and life cycle environmental assessment. The toolkit is demonstrated using two major agro-export crops (asparagus and table grapes) in the Ica Valley, Peru, a severely water-stressed region. The toolkit was able to provide novel insights into the implications of different farming practices on resource efficiency at the field level in relation to water and energy, under contrasting future scenarios reflecting socio-economic outcomes at the local to regional levels (e.g., food prices, employment, and income) as well as environmental impacts at local to global scales. This information enables different stakeholders to better understand the interlinkages and inter-dependences between the Water-Energy-Food-Environment nexus elements and the complex impacts of agricultural expansion beyond the immediate sector and its geographical extent, helping decision makers design more coordinated agricultural policies and support sustainable agricultural transformation
Adaptación a la sequía y cambio climático, un modelo de comportamiento agrícola
(2024) Cristaldo Galeano, Leandro Gabriel; Melo Contreras, Óscar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía y Sistemas Naturales
El presente estudio tuvo como objetivo identificar las estrategias de adaptación a la sequía y cambio climático más utilizados por un grupo de agricultores de la región metropolitana de Chile y analizar como las diferentes estrategias de adaptación cambian los ingresos y la producción agrícola en los últimos años. A través de una encuesta a 249 agricultores de la 1ª Sección del Río Maipo, se identificaron las principales estrategias de manejo agronómico y del agua utilizadas ante la escasez hídrica. Los resultados revelaron que la mayoría de los agricultores ha enfrentado problemas significativos de disponibilidad de agua en los últimos cinco años, lo que ha impactado negativamente tanto en sus ingresos como en la producción. Estrategias como la construcción de tranques intraprediales y el uso combinado de agua superficial y subterránea demostraron ser efectivas para mitigar estos impactos, reduciendo la probabilidad de afectación negativa. Sin embargo, otras estrategias, como el uso de riego deficitario y la reducción del área de riego, aumentaron la vulnerabilidad económica de los agricultores al incrementar costos o reducir la producción. La percepción de riesgo a futuro indica que la sequía, la falta de apoyo institucional y el alza de costos seguirán siendo los mayores desafíos para la agricultura en la región. Se concluye que, para aumentar la resiliencia frente a la sequía, es crucial promover la adopción de tecnologías más eficientes, mejorar la infraestructura hídrica y ofrecer apoyo financiero e institucional a los agricultores.
Agricultura y mercado : pago por servicios ambientales.
(2005) Melo Contreras, Óscar
Agricultural and Forestry Land and Labor Use under Long-Term Climate Change in Chile
(2021) Melo Contreras, Óscar; Foster Bonnette, William
The appropriate design of land-use and rural employment policies depends upon the anticipated performance of the farm sector in the context of expected climate changes, especially with respect to land allocations to potential activities. Concerns over the possible net benefits of land-use changes are particularly acute in lower- and middle-income countries, where agriculture tends to be important in employment, income generation and foreign-exchange earnings. This paper presents an analysis of the expected impacts on land use in Chile of projected climate-change scenarios in 2040 and 2070. We developed a farmland allocation model with associated labor employment at the municipal level driven by expected relative net incomes per hectare, constructed from local average per-hectare yields, regional average output prices and per-hectare production cost estimates. The sensitivities of cropland allocations to relative net-income changes were estimated using historical land allocations at the municipal level derived from the last two Chilean Agricultural Censuses. The results show that the impacts of climate changes will be mitigated by land-use adaptation, the main export-earning crops tending to move south; in aggregate, agricultural employment will decrease in all the climate-change scenarios; forestry and agriculture would likely suffer a loss in net-income generation under severe climate-change scenarios.
Análisis comparado de sistemas de clasificación de ganado y calidad de cortes de carne bovina
(Oficina de Estudios y Políticas Agrarias del Ministerio de Agricultura, Gobierno de Chile, 2018) Larraín Prieto, Rafael; Melo Contreras, Óscar; Pontifica Universidad Católica de Chile
El siguiente informe corresponde al Informe Final del estudio encargado por la Oficina de Estudios y Políticas Agrarias. El objetivo general del estudio fue “describir las regulaciones sobre la tipificación del ganado, etiquetado de cortes y clasificaciones de calidad de la carne en países proveedores de Chile, y consolidar información existente sobre la experiencia y resultados de la aplicación de estas regulaciones en, al menos, Estados Unidos, Australia, Brasil, Argentina, Uruguay y Paraguay, en un análisis comparado”. La información presentada fue reunida a través de la búsqueda de información secundaria en fuentes nacionales e internacionales. Entre las fuentes incluidas en el proceso de búsqueda se incluyeron sitios web de asociaciones y organizaciones públicas y privadas ligadas a la carne bovina; sitios web de ministerios, oficinas y agencias relacionadas a producción, faena, comercialización y comercio exterior de carne bovina, y revistas y publicaciones especializadas.
Un análisis de las elasticidades precio de la demanda de alimentos tras una reforma fiscal : el caso de México
(2018) Alonso Magdaleno, David Ángel; Melo Contreras, Óscar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal
El objetivo de la siguiente investigación es contribuir a determinar el efecto potencial que la reforma fiscal en alimentos y bebidas (2014) ha tenido en México. Para este fin se calcula un Sistema de Demanda Cuasi Ideal Cuadrático (QUAIDS), se derivan las elasticidades propias y cruzadas de los siguientes alimentos: 1. refrescos (sodas), 2. bebidas azucaradas , 3. agua natural y mineral, 4. leche, 5. dulces y golosinas, 6. snacks , 7. azúcar , 8. snack tradicional. Las estimaciones se establecieron a nivel municipal, se puso énfasis en el consumo de sodas puesto que esta bebida acapara aproximadamente el 29% de gasto familiar en el grupo de alimentos en consideración. Se obtuvieron elasticidades precio de la demanda similares a las de las investigaciones pasadas, en el caso de las sodas fue -0.907 y -0.960 en bebidas azucaradas, es decir, por cada aumento del 10% en precios el consumo de dichas bebidas cayó 9.07 y 9.60 respectivamente. Otro hallazgo destacable es que el aumento del precio de sodas y bebidas azucaradas está estrechamente relacionado con un aumento en el consumo de agua natural y embotellada; esto es, por cada incremento de 1% en el precio de sodas y bebidas azucaradas, el consumo agua natural y embotellada aumenta 0.244%. No obstante la aparente disminución de las sodas y bebidas azucaradas después de la introducción del impuesto, se puede apreciar que esta caída se ha visto compensada por el aumento en bebidas de preparación casera y jugos con alto contenido en azúcar. Situación que confirma las suposiciones de investigaciones previas.
Assessing tradeoffs in the design of climate change adaptation strategies for water utilities in Chile
(2022) Ricalde, Iñigo; Vicuña, Sebastián; Melo Contreras, Óscar; Tomlinson, James E.; Harou, Julien J.; Characklis, Greg
Climate change is a challenge to drinking water providers worldwide and to regulatory frameworks that consider long-term investment decisions. Coping with an unstable climate warrants adjustments in regulations and new investments. The investment required to maintain a selected service level needs to balance the potential for high regret stranded assets with the political and socioeconomic consequences of not meeting water demands. In recent years, the City of Santiago in Chile has seen drought events associated with climate change, which could worsen in the future. Chile’s drinking water regulatory framework does not account for uncertainty in infrastructure design to cope with the potential impacts of such events. This work presents an adaptation option design process that considers multiple plausible climate change-impacted future scenarios, ccommodating both structural and nonstructural measures. In our Santiago case study adaptation measures include extensions to the existing Chilean water market and traditional structural alternatives (e.g., storage infrastructure); all are represented in a simulation model of the water utility. We evaluate and optimize packages of efficient adaptation measures for various climate scenarios. This allows comparing different portfolios of combined institutional and infrastructure interventions via a range of stakeholder measures and comparing their tradeoffs under different plausible climate-impacted hydrological scenarios. Results showed that water supply performance without climate change adaptation is worse under climate scenarios with lower water availability, which are likely to be associated with higher GHG emission scenarios such as RCP 8.5. The optimized portfolios implement various combinations of adaptation strategies to reduce the impacts of this poor performance. Considering the uncertainty on future climate scenarios, the use of nonstructural adaptation measures such as option contracts exhibits the advantage of providing water in critical periods while avoiding large investments such as building reservoirs or the purchase of permanent water rights, which could end up underused if favorable climate scenarios manifest.
Beyond coverage: Unveiling income and spatial inequalities in access to water and sanitation services in Chile
(2025) Bravo Berríos, Josefa Lilian; Anríquez Nilson, Gustavo; Melo Contreras, Óscar; Donoso H., Guillermo
This study examines income-related inequalities in access to drinking water and sanitation in Chile, with a focus on urban-rural disparities. Using data from the CASEN household surveys (1990–2017) and the Concentration Index (CI) as a distributional measure, the analysis reveals persistent structural inequities. Access deficits are disproportionately concentrated among low-income households, particularly in rural areas and non-concessioned urban zones. While national coverage rates have improved, these gains have not translated into equitable outcomes. Inequality intensified during the 1990s and early 2000s, and although modest reductions followed, significant disparities persist, especially in access to improved sources. The findings challenge prevailing assumptions that high national coverage equates to universal access, revealing the limitations of aggregate indicators. The study underscores the need for equity-sensitive monitoring systems and territorially differentiated policy responses. Policy must go beyond the current potable water program in rural areas to address dispersed populations and infrastructure constraints. In urban areas, extending services to marginalized, non-concessioned neighborhoods is essential. Addressing these inequities requires institutional innovation, participatory planning, and the integration of social equity into water governance frameworks. Chile can only advance toward fulfilling SDG 6 and ensuring the human right to water and sanitation through such measures.
Los Bosques de Araucaria en Chile: Manejo Sostenible, el Costo de la Sostenibilidad y las Restricciones Técnicas a su Manejo
(2006) Modrego Benito, Félix Antonio; Melo Contreras, Óscar; Gilabert P., Horacio
Cambio climático y crecimiento económico: ¿cambio o nivel?: análisis exploratorio con datos de panel a nivel condado para Estados Unidos
(2024) Castillo Fernández, Sebastián Ignacio; Melo Contreras, Óscar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía y Sistemas Naturales
Esta tesis examina un tema crítico en el desarrollo económico y la sostenibilidad ambiental, evaluando cómo el clima y sus variaciones impactan el crecimiento económico. Mediante un análisis exploratorio con datos de panel a nivel de condados en Estados Unidos, investiga si los efectos del cambio climático en la economía dependen de cambios en niveles de variables climáticas o en la variación misma, ofreciendo una perspectiva innovadora sobre esta relación y subrayando la importancia de entender la naturaleza específica de estas influencias. Esta tesis es relevante para los formuladores de políticas y académicos interesados en el desarrollo sostenible y la economía ambiental, y sirve como un llamado a la acción para una comprensión más profunda de cómo el cambio climático puede remodelar nuestras economías y sociedades. Apunta a un área de estudio emergente y vital en el contexto del cambio climático, invitando a los lectores a considerar cómo los cambios ambientales globales pueden tener impactos locales significativos y diferenciados.Las conclusiones de la tesis revelan que los efectos del cambio climático en el crecimiento económico son variables entre distintas industrias. Se enfatiza la necesidad de enfoques de análisis más precisos y la adaptación sectorial, reconociendo las diferencias únicas en sensibilidad y capacidad de respuesta de cada industria.
Climate Change, Health, and Migration in LAC
(Springer Cham, 2025) Batista, Carolina; Borjas-Cavero, Diego B.; Farante, Sofia Virginia; Melo Contreras, Óscar; Lescano, Andrés G.
This chapter examines the interconnectedness of climate change, health, and migration in Latin America and the Caribbean (LAC). A comprehensive literature review identified severe and disproportionate consequences of climate change on the health of migrants, with major impacts on vulnerable mobile groups such as indigenous peoples, children, women, and the LGBTI+ community. We analyzed the consequences of infectious diseases, such as vector-borne and neglected diseases, as well as non-communicable diseases and mental health. The findings highlight the urgent need to generate evidence on climate-induced migration at sub-regional and national level and to address the vulnerability of marginalized groups that contribute the least to greenhouse gas emissions, a matter of climate justice. Additionally, there is a need for further research on the health impacts of climate change on migrants in LAC, including those that migrate for non-climate-related reasons. These knowledge and action gaps underscore the importance of designing tailored health policies that ensure to reduce the vulnerability of migrants to health threats.
Compensating Water Service Interruptions to Implement a Safe-to-Fail Approach to Climate Change Adaptation in Urban Water Supply
(2020) Undurraga, Rafael; Vicuña, Sebastián; Melo Contreras, Óscar
A city resilient to climate change is characterized by effectively responding to and recovering from the negative impacts of climate hazards. In the city of Santiago, Chile, extreme weather that can be associated with a nascent manifestation of climate change has caused high-turbidity events, repeatedly forcing the main water company to interrupt the supply of drinking water, affecting millions of people. This study proposes a transformative response to reduce harm from extreme events due to climate change. The traditional approach of increasing resilience through large infrastructure works can be complemented by one-off reductions in water use during emergencies, in exchange for economic compensation. This alternative seeks to transfer the individual responsibility of water companies to a collective one, where the community is an active agent that reduces damage in the face of extreme events resulting from climate change. In the assessment of this response, we used a choice experiment to estimate the minimum amount users are willing to accept in compensation for water service interruptions. The results show that willingness to accept compensation is significant (close to 0.6 USD/hour) and decreases when users have experienced additional unplanned interruptions. The aggregate cost of the compensation is lower than infrastructure investments required to avoid service interruptions under various future hypothetical hydroclimatic scenarios associated with climate change impacts. Therefore, compensation-based instruments for water service interruptions could be a more flexible and cost-effective alternative to infrastructure-based measures to cope with future climate hazards.
Desalinization in Times of Drought
(2025) Molinos Senante, María; Rivera Bravo, Daniela Pilar; Donoso H., Guillermo; Melo Contreras, Óscar
Several factors are contributing to the increased adoption of desalination. Population growth has significantly impacted areas experiencing water stress, while drought conditions, partly influenced by climate change, are simultaneously affecting many regions that previously considered their traditional water supplies to be sufficient. Meanwhile, the cost of desalinated water has been decreasing as technology evolves and the cost of other sources increases. In Chile, there are currently 22 desalination plants in operation, 6 under construction, 3 with environmental approval, and 12 under preliminary evaluation. The current capacity of the operating plants in Chile is 8200 L/s. However, despite this boom in desalination, its orderly and sustainable economic and environmental development presents significant challenges. In this context, the main regulatory, legal, environmental, social and economic challenges for the sustainable development of desalination in Chile are reviewed, outlining some ideas to advance in them.
Determinantes de la desigualdad del ingreso de Chile, un análisis comparativo para el sector rural
(2010) Melo Contreras, Óscar; Donoso H., Guillermo; Abarzúa, Nicolás
Do Sanitary, Phytosanitary, and Quality-related Standards Affect International Trade? Evidence from Chilean Fruit Exports
(2014) Melo Contreras, Óscar; Engler, Alejandra; Nahuehual, Laura; Cofre, Gabriela; Barrena, José
Increasing awareness of food safety issues has led to intensive use of sanitary, phytosanitary and quality-related regulations and standards, imposing a burden on exporting countries worldwide. This study assesses the impact of such regulations and standards estimating a gravity model for Chilean fresh fruit exports that incorporates a stringency-perception index that comprises different dimensions of trade requirements. Our results suggest that an increase in stringency has a negative and substantial effect on exported volumes, and the reduction is higher if stringency increases in developed countries. Results also showed that different dimensions have different effects on trade.
Economic development and residential water consumption in Chile
(2019) Fercovic, Juan; Foster Bonnette, William; Melo Contreras, Óscar
Economic modelling of water storage, irrigation and crop choice under water scarcity
(2023) Strappa García de la Huerta, Valentina; Melo Contreras, Óscar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía y Sistemas Naturales
In the context of climate change's impact on water resources, this thesis investigates three adaptive strategies for water use in agriculture: - Changing the irrigation policy: Examining farmers' responses to water availability uncertainty, especially for permanent crops, the study employs a dynamic economic model considering intertemporal effects. The results emphasize the tradeoff between water dose and crop area under water restrictions, crucial for optimal irrigation decisions.- Water storage policies: Addressing the need for efficient water management, the research focus on dam operating rules. Integrating rational expectations, the study develops optimal storage policies based on expected future water resources. Findings underscore the importance of bounded capacity in mitigating the effects of decreased mean water inflows.- Changing the crop mix: Exploring water scarcity's impact on crop choice in low- to medium-income nations, the study proposes an economic model where water, not land, is the primary decision variable for farmers. The research employs a multinomial logistic structure to analyze water allocations for crop choices in Peru.This interdisciplinary research integrates dynamic economic modeling to provide insights into optimal irrigation, water storage, and crop choice strategies, contributing to understanding adaptive responses amid changing climatic conditions and resource pressures.
Estudio prospectivo: industria de la carne bovina y ovina chilena al 2030: principales desafíos tecnológicos para mejorar su competitividad
(Fundación para la Innovación Agraria, 2018) Larraín Prieto, Rafael; Melo Contreras, Óscar; Riveros Fernández, José Luis; Díaz Rojas, Luis Gustavo; Briones, Ignacio; Fresno Rivas, M. Francisca; Pontifica Universidad Católica de Chile
Las cadenas de producción de carne ovina y bovina enfrentan desafíos importantes para llegar en una condición competitiva al año 2030. En este contexto, este trabajo reúne la visión de un amplio grupo de actores del sector, tanto públicos como privados, respecto a los factores que limitan la competitividad de ambas cadenas y de las políticas que debieran fomentarse para enfrentar estas limitantes. Reconociendo que existe una gran heterogeneidad entre los actores y sus opiniones, se realizó un esfuerzo por recoger aquellos puntos en que había una mayor coincidencia y acuerdo, de manera de hacer una propuesta de políticas que debieran tener un fuerte respaldo a lo largo de la cadena
Evaluación de impacto de los planes de manejo pesquero sobre los ingresos de los pescadores artesanales de recursos bentónicos en Chile.
(2020) Monteza Quiroz, Diego Iván; Melo Contreras, Óscar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal
La sobreexplotación de los recursos marinos ha llevado a la creación de nuevos modelos de gestión. Es así, como en Chile en el 2012 nacen los planes de manejo pesquero para especies pelágicas y bentónicas. Su objetivo está enfocado a la sustentabilidad de las especies marinas y generar beneficios socieconómicos a los usuarios mediante medidas creadas por los comités de manejo, conformadas por todos los actores involucrados en las operaciones pesqueras: gobierno, pescadores artesanales, científicos, entre otros. Sin embargo, actualmente aún no hay evidencia que muestren el cumplimiento de sus objetivos socieconómicos, es así como el presente trabajo muestra el impacto de los planes de manejo sobre los ingresos de los pescadores artesanales de recursos bentónicos. Se evaluaron tres planes de manejo a través de la metodología matching – difference in differences: Juliana, COMPEB y Arauco. Para la Juliana, los resultados muestran un incremento del 12%, sin embargo, está posiblemente asociado a la sobreexplotación de la especie. Para el Arauco, una disminución del 6%, lo cual no cumple con los objetivos deseados, lo cual era un incremento del 10%. Para el COMPEB, se presentaron dos resultados, a corto y mediano plazo, donde los resultados muestran incrementos en 56% y 32% respectivamente, si bien se visualiza un aumento, estos no son sostenibles. Teóricamente los planes de manejo muestran como base el enfoque ecosistémico pesquero, sin embargo, basados en el presente estudio, esto podría no ocurre. Son necesarios estudios complementarios que consideren otras variables determinantes u otros diseños, dado las limitaciones de este.La sobreexplotación de los recursos marinos ha llevado a la creación de nuevos modelos de gestión. Es así, como en Chile en el 2012 nacen los planes de manejo pesquero para especies pelágicas y bentónicas. Su objetivo está enfocado a la sustentabilidad de las especies marinas y generar beneficios socieconómicos a los usuarios mediante medidas creadas por los comités de manejo, conformadas por todos los actores involucrados en las operaciones pesqueras: gobierno, pescadores artesanales, científicos, entre otros. Sin embargo, actualmente aún no hay evidencia que muestren el cumplimiento de sus objetivos socieconómicos, es así como el presente trabajo muestra el impacto de los planes de manejo sobre los ingresos de los pescadores artesanales de recursos bentónicos. Se evaluaron tres planes de manejo a través de la metodología matching – difference in differences: Juliana, COMPEB y Arauco. Para la Juliana, los resultados muestran un incremento del 12%, sin embargo, está posiblemente asociado a la sobreexplotación de la especie. Para el Arauco, una disminución del 6%, lo cual no cumple con los objetivos deseados, lo cual era un incremento del 10%. Para el COMPEB, se presentaron dos resultados, a corto y mediano plazo, donde los resultados muestran incrementos en 56% y 32% respectivamente, si bien se visualiza un aumento, estos no son sostenibles. Teóricamente los planes de manejo muestran como base el enfoque ecosistémico pesquero, sin embargo, basados en el presente estudio, esto podría no ocurre. Son necesarios estudios complementarios que consideren otras variables determinantes u otros diseños, dado las limitaciones de este.
Evaluación de instrumentos económicos para la mitigación de emisiones de GEI provenientes de la ganadería bovina en Chile
(2020) Báez Quiñones, Nadia; Melo Contreras, Óscar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal
El sector agropecuario en Chile es responsable del 11% de las emisiones de GEI, específicamente el consumo de 1 kg de carne de bovinos semanal representa el 14% de la cuota de emisión de un chileno. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto del uso de instrumentos económicos para mitigar las emisiones de GEI provenientes de la ganadería bovina en Chile. Se proyectaron dos posibles escenarios de comportamiento del stock de ganado de carne y leche en Chile a partir de modelos de regresión lineal. Luego se estimaron las emisiones del sector según la metodología del IPCC. Se simuló el efecto de tres escenarios de impuestos (bajo, medio y alto) a las emisiones bovinas y tres escenarios de impuestos al consumo de carne y leche de vaca respectivamente. Se demostró que el impuesto a las emisiones redujo significativamente las mismas, pero elevó abruptamente los costos de producción, sobre todo de la leche. El impuesto al consumo de leche demostró tener mejores resultados. La reducción de emisiones fue mayor que el incremento en precios y la disminución del consumo; contrariamente al impuesto al consumo de carne debido fundamentalmente al efecto de las elasticidades de ambos productos. Se concluyó que los impuestos al consumo tienen un efecto más equitativo, ya que afecta tanto a la producción nacional como a las importaciones.

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