Aplicabilidad de Funciones de Transferencia para Proyección de Efectos de Cambio Climático Sobre Caudales en la Cuenca Alta del Río Loa

Abstract

El objetivo general del presente trabajo de título es evaluar la aplicabilidad de los modelos de función de transferencia (modelos ARMAX) en la proyección de series de caudales futuros en la cuenca alta del río Loa considerando los efectos del cambio climático global. Para esto, se analiza tanto la serie de caudales proyectada en período futuro, como las etapas intermedias de cálculo realizadas para obtener este resultado. La importancia de obtener proyecciones de caudales del río Loa, radica en su papel como fuente de abastecimiento de agua para importantes sectores productivos y sociales, emplazados en una cuenca árida, y en la cual el río Loa se considera agotado en cuanto a la posibilidad de otorgamiento de nuevos derechos de aprovechamiento de aguas superficiales permanentes.

Los efectos del cambio climático global quedan caracterizados mediante proyecciones meteorológicas futuras, obtenidas en un estudio realizado por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile como proyecciones del modelo meteorológico regional PRECIS. Estas proyecciones se realizan para un periodo de línea de base (1960-1990) y otro futuro (2070-2100) considerando diferentes escenarios de aumento de concentraciones de CO2 para diferentes regiones del país, donde la variable de interés para el presente estudio corresponde a las precipitaciones estimadas en un nivel temporal mensual, en periodo de línea de base y futuro A2.

Mediante el uso de modelos de función de transferencia se realizaron proyecciones de caudales futuros a nivel mensual, empleando como variables de entrada las series de precipitaciones PRECIS. Para esto, fue necesario realizar una secuencia de cálculos, correspondientes a diferentes etapas como: validar y corregir las series de precipitaciones PRECIS, calibrar el modelo de función de transferencia a partir de series históricas de precipitaciones y caudales, y validarlo tanto para las series históricas como para las respectivas series PRECIS corregidas. Un punto importante en el desarrollo de la metodología, corresponde al cumplimiento de normalidad y estacionariedad requeridos para las series modeladas mediante función de transferencia, ninguno de los cuales se cumple para las series de caudales y precipitaciones, debiendo aplicarse previamente funciones de transformación sobre las series. Como etapa final del proceso de cálculo, se aplican las inversas de éstas últimas transformaciones en las series proyectadas por el modelo de función de transferencia.

Como resultado final se obtienen proyecciones de caudales que, comparadas con la serie de caudales observados en periodo de línea de base, son coherentes con la comparación entre las respectivas series de precipitaciones de entrada, en cuanto a un valor promedio general. Pero presentan problemas en cuanto a la distribución de caudales en el ciclo anual, y en los valores extremos (máximos y mínimos) de la serie, ya que no son coherentes con las variaciones de los valores extremos de las precipitaciones futuras.

Se concluye planteando dos posibles hipótesis que pueden explicar los problemas en los resultados obtenidos. La primera plantea emplear un modelo de función de transferencia que contenga componentes estacionales para ver si mejora el problema de la distribución de valores en el ciclo anual, y la otra plantea la incompatibilidad entre el uso de modelos de función de transferencia y series PRECIS, debido a que éste modelo considera el orden de los valores dentro de la serie, mientras que las series PRECIS no presentan correspondencia cronológica con las series observadas.