Análisis de variabilidad espacial y temporal de series de caudales de la VII a XI Regiones

Abstract

Los recursos hídricos superficiales que proceden desde el lado oeste de la cordillera, al sur del paralelo 33°S constituyen un eje fundamental en el insumo a la actividad agrícola e industrial de Chile, ofertando el agua potable de casi la mitad de la población y representando un 70% de la capacidad instalada de energía hidroeléctrica. Durante la pasada década, se ha creado una mayor conciencia en la comunidad científica respecto de la alta variabilidad interanual y a largo plazo que afectan a los regímenes de precipitación, temperatura y escorrentía. Por otro parte, estudios recientes muestran una tendencia significativa a la baja en la precipitación de muchas estaciones en todo el país, junto con el aumento de tendencias crecientes de la temperatura en la depresión intermedia de Chile y en las cabeceras. La tendencia decreciente en la precipitación es más pronunciada en estaciones al sur de los 38° S, y la tendencia de la temperatura muestra signos opuestos para las estaciones de la costa (negativos) y del valle (positivos). Estos cambios tanto en la precipitación como en la temperatura se reflejan en la escorrentía, por lo que se hace necesario el estudio de la variabilidad espacial y temporal de la misma. Este trabajo se concentra en el estudio series de tiempo de caudal a nivel anual y estacional para 44 ríos en el centro y sur de Chile, repartidas en la eco-región entre los 34°S y 45°S para el periodo 1952-2003. El objetivo es el análisis espacial y temporal de la variable para toda la región y su relación con los siguientes índices climáticos (IC): Índice de Oscilación del Sur (SOI), El Niño Oscilación del Sur (ENSO), Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) y el índice de Oscilación Antártica (AAO). La variabilidad espacial es estudiada a través de un procedimiento de clúster orientado a definir patrones regionales de caudal, debido a la naturaleza puntual y no distribuida de la variable. Este análisis probó la existencia de dos patrones principales (norte y sur) divididos aproximadamente por el paralelo 37,5° S. Para el estudio de la variabilidad temporal se aplicó una metodología basada en el análisis espectral orientado a destacar los ciclos no regulares. Primero se procede a la aplicación análisis singular espectral (SSA) con el propósito de encontrar las componentes representativas de los ciclos no regulares y para poder filtrar las series, remover el ruido y así potenciar las señales a detectar. Posteriormente se incorporó la aplicación de los métodos Multitaper (MTM) y Máxima Entropía (MEM) para encontrar y validar respectivamente aquellas periodicidades o ciclos interanuales y decadales. Estos métodos son escogidos dada su aplicabilidad para series con una longitud de registro limitada (≤ 50 años), lo que representa el caso de este estudio. Las periodicidades encontradas fueron de 2 (concentrado en verano), 4, 7 y 10 años. También se encontraron correlaciones significativas con IC en diferentes escalas espaciales y temporales. La influencia con ENSO es más fuerte en el patrón norte, mientras que existe una correlación fuerte entre la AAO y la PDO con los flujos de verano del patrón sur. Además se encontraron tendencias decrecientes que afectan a la región entre los 37,5° S y 40° S. estas tendencias son coherentes con las tendencias decrecientes encontradas con la precipitación en esta área, y también con una tendencia decreciente encontrada en el SOI. Tanto las tendencias como los ciclos encontrados son estadísticamente significativos al 95%. Se espera que estos resultados provean información relevante para una correcta toma de decisiones en el contexto de una creciente demanda de agua para diversos usos, así como también, como una contribución a la comprensión general de los patrones climáticos de variabilidad en la costa del pacifico.