Estimación de balances hídricos de corto plazo en la Cuenca del Río Cauca : una aproximación al funcionamiento del almacenamiento del agua en el suelo

Abstract

Esta tesis presenta una metodología de simulación hidrológica que permite describir a escala de cuenca, la variabilidad espaciotemporal del cambio en el almacenamiento del agua en el suelo (AAS). La metodología explora el poder predictivo de un modelo hidrológico agregado (MHA) y del balance hídrico de corto plazo (BHCP), en la reproducción de la variabilidad espaciotemporal del cambio en el AAS. La metodología fue aplicada en 32 subcuencas de la cuenca del río Cauca, y como resultado se presenta la variabilidad mensual intranual e interanual del cambio en el AAS en el periodo comprendido entre los años 1990 y 2009. A partir del análisis de la estacionalidad del cambio en el AAS en las subcuencas, se identificaron tres patrones de variabilidad intranual del cambio en el AAS y se delimitaron tres subzonas geográficas en función de los patrones de variabilidad. En las cuencas de cada subzona se determinó que la estacionalidad es controlada por el ciclo anual de la precipitación mensual, con un rezago temporal que oscila entre 10 y 60 días según la subzona. En la escala regional (suma de todas las subcuencas) se determinó que los principales efectos del ENSO sobre los cambios en el AAS se dan en la variabilidad intranual. Durante El Niño el promedio mensual del cambio en el AAS reduce entre un 75% y 85%, mientras que durante La Niña el promedio mensual del cambio en el AAS incrementa hasta un 110%. Para validar los resultados de la metodología de simulación hidrológica se empleó la información de espesor equivalente de agua en el suelo de la misión satelital Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). Con la comparación se determinó que el MHA reproduce las tendencias de largo plazo observadas por GRACE en la escala de cuencas, y en la escala regional reproduce la estacionalidad, la variabilidad mensual interanual y la tendencia de largo plazo. Por último, en esta tesis también se determinó el rol del cambios en el AAS sobre la dinámica hidrológica de las cuencas. El AAS regula la recesión de los caudales en las cuencas y aporta en promedio el 85% del caudal mínimo mensual y cerca del 57% del caudal medio mensual. (Tomado de la fuente)

This thesis presents a hydrological simulation methodology that allows describing, at the basin scale, the spatial and temporal variability of the change in soil water storage (AAS). The methodology explores the predictive capability of an aggregate hydrological model (MHA) and the short-term water balance (BHCP), in the reproducing of the spatial and temporal variability of the change in soil water storage. The methodology was applied in 32 sub-basins of the Cauca River basin, and as a result the monthly variability in the intra-annual and inter-annual scales of the change in the AAS in the period between 1990 and 2009 is presented. Based in the analysis of the seasonality of the change in the AAS in the sub-basins, three patterns of intra-annual variability of the change in the AAS were identified and three geographical subzones were delimited based on the variability patterns. In the basins of each subzone, it was determined that seasonality of the change in the AAS is controlled by the annual cycle of monthly precipitation, with a temporal lag that ranges between 10 and 60 days depending on the subzone. At the regional scale (all sub-basins integrated), it was determined that the main effects of ENSO on changes in the AAS occur in intra-annual variability. During El Niño the monthly average of the change in the AAS reduces between 75% and 85%, while during La Niña the monthly average of the change in the AAS increases up to 110%. To validate the results of the hydrological simulation methodology, the equivalent thickness of water in the soil from Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) was used. With the comparison, it was determined that the MHA reproduces the long-term trends observed by GRACE in the sub-basin scale, and it reproduces the seasonality, the inter-annual monthly variability and the long-term trend in the regional scale. Finally, in this thesis the influence of changes in the AAS on the hydrological dynamics of the sub-basins was quantified. The AAS regulates the recession of flows in the basins and contributes in close to 85% of the minimum monthly flow and close to 57% of the average monthly flow.