Estudio de tendencias de caudales extremos en cuencas en régimen natural

Abstract

Ante los recientes cambios observados en las precipitaciones extremas a lo largo del país, junto con una tendencia al alza de temperaturas debido al cambio climático, es necesario revisar la existencia de cambios en caudales para periodos de otoño/invierno y primavera/verano, y su estacionalidad en cuencas con baja intervención humana para el periodo 1978-2018. En un comienzo, se realizó una base de datos de caudales medios diarios para 158 estaciones con régimen natural. Luego, se realizó un análisis y cuantificación de tendencias de caudales máximos medios diarios para los meses de invierno y verano. Posteriormente, para el estudio de cambios en la estacionalidad, se estudió el centro de gravedad del hidrograma promedio como también cambios de índices hidrológicos como el DOYMIN, DOYMAX (correspondiente al día donde ocurre el mínimo y máximo caudal en el año, respectivamente) y el índice de GINI. Con el fin de identificar puntos de cambio en las series de caudales medios diarios máximos, se realizó el test de Change Point Analysis. Finalmente, para aquellas cuencas que mostraron una tendencia significativa (pvalor ≤ 0.05) se realizó un análisis de frecuencia considerando cinco modelos estacionarios: Gamma, Lognormal, Normal, Weibull y Valor Extremo Generalizado (GEV por sus siglas en inglés); y tres modelos no estacionarios basados en la distribución GEV, considerando como covariable el tiempo. Los resultados mostraron que 25 estaciones presentaron tendencias significativas durante el invierno: 15 estaciones con tendencias negativas, con pendientes de Sen estandarizadas entre -0.02 y -0.17 [-/año] y 10 estaciones registraron tendencias positivas con magnitudes estandarizadas de 0.03 hasta los 0.23 [-/año]. Para el caso de verano, 12 estaciones presentaron cambios significativos, de las cuales 10 presentan tendencias negativas ( -0.01 a -0.05[-/año]) y 2 estaciones presentan tendencias positivas (0.07 a 0.1 [-/año]). La zona central (30- 40°S) presentó tendencias decrecientes tanto para el invierno como verano, en cambio, la zona sur y austral (40- 55°S) presentaron aumento en sus caudales para ambos periodos. Para el estudio de cambios de estacionalidad, se detectó un adelantamiento de 10 a 15 días en cuencas ubicadas entre 30°- 35°S y un atraso entre 14 y 20 días en cuencas ubicadas en el sur (45- 55° S). El análisis de frecuencia entregó en algunos casos diferencias positivos (de hasta 400 %) y diferencias negativas (de magnitudes cercanas al -80 %) para la comparación entre modelos estacionarios y no estacionarios. Se concluye que se han presentado cambios en las tendencias de caudales extremos, que estarían asociados a los recientes reportes de cambios en las tendencias de precipitaciones extremas, como también variación en la estacionalidad de las cuencas debido a cambios de a disponibilidad de lluvias y nieve. Finalmente, la incorporación del enfoque no estacionario en el análisis de las series puede determinar diseños más conservadores u holgados, que los que se obtendrían desde un enfoque estacionario tradicional.