Análisis hidrometeorológico de eventos extremos y su relación con la ocurrencia de aluviones: aplicación a las cuencas de los ríos El Carmen y El Tránsito en la Región de Atacama, Chile

Abstract

En el presente estudio se analizan eventos hidrometereológicos extremos y su relación con la ocurrencia de aluviones en las cuencas de los ríos El Carmen y El Tránsito (región de Atacama, Chile); con el objetivo de caracterizar los principales procesos que influyen en la generación de aluviones. La metodología consiste en corregir productos de temperatura y precipitación grillados sobre la zona de estudio. Luego, se calibra el modelo hidrológico Raven, implementado de manera espacialmente distribuida por medio de unidades de respuesta hidrológica que representan estados y flujos en quebradas. Esta plataforma se calibra para simular correctamente los caudales de crecidas observados por las estaciones fluviométricas en la zona de estudio durante la tormenta de marzo 2015. Luego de calibrar y modelar hidrológicamente la zona, se realiza un análisis respecto de aluviones en las zonas de estudio, construyendo un modelo de regresión logística, que permite determinar la probabilidad de ocurrencia aluvional en función de predictores climáticos y físicos. Luego, se transfieren parámetros calibrados de la modelación hidrológica, a toda la zona de estudio, considerando la similitud física y climática de las subcuencas calibradas y no calibradas. Finalmente, se analizan procesos hidrológicos de infiltración, escorrentía, precipitación y saturación del suelo en quebradas, identificando como estos se distribuyen en las subcuencas activadas y no activadas por aluviones. La calibración hidrológica entrega métricas KGE de 0.42 y -0.22 en las estaciones fluviometricas río Carmen en el Corral y río Conay en las Lozas durante el periodo de calibración de tormentas de marzo 2015. El modelo de regresión logística obtiene un coeficiente de determinación R2 y Brier Score de 0.51 y 0.11, mostrando un alto rendimiento en la predicción de ocurrencia aluvional. Además, muestra que las variables más relevantes en la predicción de aluviones son la temperatura mínima e intensidad de precipitación máxima en las quebradas. El modelo hidrológico subestima el caudal durante la tormenta de marzo 2015, debido a que aproximadamente el 50% de las quebradas analizadas tiene una concentración media estimada por sobre 0.2. Los resultados del modelo hidrológico muestran que las subcuencas que presentan aluviones tienen flujos de escorrentía superficial máximos cercanos a las 2 [mm/hr], en cambio, las subcuencas que no presentaron aluviones tienen flujos de escorrentía superficial máximos cercanos a las 0.3 [mm/hr].