Implicancias del uso de bandas de elevación en un modelo hidrológico a macro-escala: aplicación en cuencas andinas de Chile central

Abstract

La implementación de bandas de elevación es una estrategia común para incorporar gradientes verticales en temperatura, precipitación, y/u otras variables meteorológicas que inciden en la acumulación y derretimiento de nieve en zonas de topografía compleja. Sin embargo, la configuración de bandas usualmente se basa en la experiencia del/la modelador/a o investigaciones similares, sin existir hasta la fecha un estudio que documente en forma sistemática las implicancias hidrológicas de esta decisión y que ofrezca lineamientos sobre qué sub-dominios son más sensibles a ella. Por lo tanto, este trabajo de tesis busca llenar esta brecha, para lo cual se configura el modelo hidrológico distribuido de macro-escala VIC en nueve cuencas ubicadas en los Andes chilenos extratropicales, comparándose los resultados de simulaciones que no consideran bandas de elevación con simulaciones provenientes de configuraciones alternativas, que consideran discretizaciones verticales cada 1000, 750, 500, 200 y 100 m al interior de cada celda. Específicamente, se analizan las variaciones que introducen dichas configuraciones en la calidad de las simulaciones de caudal medio diario y mensual, el balance hídrico anual tanto a la escala de cuenca como de celda , y simulaciones de equivalente en agua de nieve (EAN). En todos los experimentos, se consideran sólo variaciones verticales de temperatura dentro de cada celda, y los análisis se efectúan en un período climatológico (Abril/1982 Marzo/2015), un periodo húmedo (Abril/1982 Marzo/1987) y un periodo seco (Abril/2010 Marzo/2015). Los resultados muestran que añadir bandas de elevación afecta principalmente la partición de precipitación que cae en forma líquida y sólida, y el equivalente de agua de nieve (EAN) del 1 de septiembre, tanto a las escalas de cuenca como de celda. Sin embargo, los efectos en el caudal modelado son poco apreciables, lo que sugiere que existe equifinalidad proveniente de estructuras de modelo. Además, se obtiene que los flujos se ven más afectados por la inclusión de bandas durante los años húmedos, mientras que el EAN del 1 de septiembre cambia más durante los años secos. En general, el efecto de añadir bandas de elevación se ve progresivamente reducido mientras mayor discretización vertical se considere, y puede variar entre las cuencas; además, el aumento de la discretización vertical tiene un efecto no lineal sobre los flujos y variables de estado. Finalmente, se identifican las celdas en las que el EAN del 1 de septiembre se ve más afectado por la inclusión de bandas de elevación, por lo que se recomienda que, en trabajos futuros, al menos las celdas con menor altitud media, cuyo rango de elevación sea mayor a 1000 m y que posean una pendiente pronunciada (mayor a 15°), sean modelados con bandas de elevación.