Developing an integrated index analyzing the water-energy-food-ecosystem services nexus in an Equatorial Andean basin
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Date
2026-01-28
Authors
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Publisher
Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Químicas
Abstract
The sustainable management of water, energy, food, and ecosystem services is essential to ensuring resource security in the context of climate change and population growth. This study analyzes the interrelationship of the Water-Energy-Food-Ecosystem Services (WEF-ES) Nexus in the Machángara River sub-basin in Ecuador by developing an integrated index based on structural equation modeling. Data from 2015 to 2018 were collected, and Principal Component Analysis (PCA) was applied to reduce the dimensionality of the indicators. Subsequently, a Structural Equation Model (SEM) was used to validate the relationship between the Nexus factors. The results reveal that water is the central element in system stability, influencing agricultural production, hydropower generation, and ecosystem regulation. Based on a categorization using percentiles, the integrated index assesses the stability of the WEF-ES Nexus across five levels: Critical (≤10), Low (≤20), Medium (30–70), High (≥80), and Optimal (≥90). The developed methodology is valuable for integrated resource management and sustainable policy development in the Equatorial Andean River basins. These findings provide critical insights for guiding evidence-based public policies aimed at enhancing resilience and resource governance in Andean territories.
Resumen
La gestión sostenible del agua, la energía, los alimentos y los servicios ecosistémicos es esencial para garantizar la seguridad de los recursos en el contexto del cambio climático y el crecimiento poblacional. Este estudio analiza la interrelación del Nexo Agua–Energía–Alimentos–Servicios Ecosistémicos (WEF-ES) en la subcuenca del río Machángara, en Ecuador, mediante el desarrollo de un índice integrado basado en ecuaciones estructurales. Se recopilaron datos correspondientes al período 2015–2018 y se aplicó un Análisis de Componentes Principales (ACP) para reducir la dimensionalidad de los indicadores. Posteriormente, se utilizó un Modelo
de Ecuaciones Estructurales (SEM) para validar la relación entre los factores del Nexo.Los resultados revelan que el agua es el elemento central en la estabilidad del sistema, influyendo en la producción agrícola, la generación hidroeléctrica y la regulación de los ecosistemas. Con base en una categorización mediante percentiles, el índice integrado evalúa la estabilidad del Nexo WEF-ES en cinco niveles: Crítico (≤10), Bajo (≤20), Medio (30–70), Alto (≥80) y Óptimo (≥90). La metodología desarrollada es valiosa para la gestión integrada de los recursos y el diseño de políticas sostenibles en cuencas fluviales andinas ecuatoriales. Estos hallazgos proporcionan información clave para orientar políticas públicas basadas en evidencia, orientadas a fortalecer la resiliencia y la gobernanza de los recursos en los territorios andinos.
Keywords
Ciencias Ambientales, Ecuaciones estructurales, Índice integrado, Cuenca andina ecuatorial
Citation
Código de tesis
TM4; 2739
Código de tesis
Grado Académico
Magíster en Ciencias Ambientales