What does the standardized streamflow index actually reflect?: Some insights for hydrological drought analysis.

Abstract

Las sequías hidrológicas son amenazas naturales que generan grandes impactos tanto para los ecosistemas naturales como para la sociedad. Para la detección y caracterización de este tipo de eventos es común el uso del índice estandarizado de caudal (SSI por sus siglas en inglés), debido a su sencilla formulación e interpretación. Las fluctuaciones en el índice SSI resumen la interacción entre distintos procesos hidrológicos, cuya desagregación presenta desafíos en la explicación de la respuesta hidrológica de una cuenca ante periodos de escasez hídrica. Además, su método de cálculo es particularmente sensible a la escala temporal utilizada, lo que impacta a la frecuencia y duración de los eventos de sequía hidrológica detectados y, en consecuencia, nuestra comprensión del fenómeno. En este estudio, se exploran las posibles relaciones entre el índice SSI y otras variables hidrológicas e índices estandarizados. Para ello, se implementa el modelo hidrológico SUMMA, acoplado al modelo de rastreo de escorrentía mizuRoute, en seis cuencas con diferentes regímenes hidrológicos ubicadas en Chile Central. Utilizando datos de precipitación extraídos del producto meteorológico CR2MET v.2.0 y los resultados del modelo a una escala mensual, se examinan las correlaciones entre el índice SSI y los principales flujos y almacenamientos simulados en cada cuenca (precipitación, humedad del suelo, equivalente de agua nieve y contenido de agua en el acuífero), considerando diferentes agregaciones temporales. Los resultados revelan diferencias entre los distintos regímenes hidrológicos, existiendo una alta dispersión en los valores de correlación de Spearman (hasta 0,5 de diferencia) entre distintas escalas temporales del índice SSI al evaluar períodos de agregación mayores a nueve meses en cuencas pluviales y mixtas, lo que no se evidenció en cuencas nivales. No obstante, en todas las cuencas estudiadas las mayores correlaciones (sobre 0,7) se encontraron al comparar el SSI de seis meses con variables hidrológicas agregadas a períodos de entre nueve y doce meses, con la sola excepción del almacenamiento del acuífero en cuencas nivales. Además, se analiza la trayectoria de propagación desde eventos de sequías meteorológicas hasta su manifestación como sequías de humedad del suelo e hidrológicas, considerando escalas temporales tradicionalmente usadas para el cálculo de índices estandarizados (uno, tres y doce meses). Se verifica que el uso de distintos criterios puede generar trayectorias drásticamente diferentes, e incluso contradictorias, para un mismo evento y una misma cuenca. Estos hallazgos refuerzan la importancia que posee el entendimiento de las relaciones entre los procesos hidrológicos en el cálculo de los índices estandarizados de sequía, por lo que se recomienda precaución al interpretar los resultados derivados de ellos, en especial al considerar cuencas que poseen diferentes regímenes hidrológicos.