Estudio de la variabilidad hidrológica de la Cuenca del Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales

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La relación entre el cambio climático y los recursos de agua dulce es una de las principalespreocupaciones de la comunidad científica y la sociedad en general. Sin embargo, elcambio climático es sólo uno de los diversos factores que ponen en riesgo los recursoshídricos. Los cambios en el uso de suel...

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Autor principal: Gulizia, Carla Natalia
Otros Autores: Camilloni, Inés A.
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2014
Materias:
CUENCA DEL PLATA
CAMBIO CLIMATICO
VARIABILIDAD CLIMATICA
MODELOS CLIMATICOS GLOBALES
MODELO ESTADISTICO
PRECIPITACION
TRANSPORTE DE HUMEDAD
CAUDALES SUPERFICIALES
LA PLATA BASIN
CLIMATE CHANGE
CLIMATE VARIABILITY
GLOBAL CLIMATE MODELS
STATISTICAL MODEL
PRECIPITATION
MOISTURE TRANSPORT
SURFACE DISCHARGES
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5520_Gulizia
http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n5520_Gulizia_oai
Aporte de:
Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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Estudio de la variabilidad hidrológica de la Cuenca del Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales
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description La relación entre el cambio climático y los recursos de agua dulce es una de las principalespreocupaciones de la comunidad científica y la sociedad en general. Sin embargo, elcambio climático es sólo uno de los diversos factores que ponen en riesgo los recursoshídricos. Los cambios en el uso de suelo, el manejo de agroquímicos y la instalación derepresas, entre otros factores, también pueden alterar el sistema hidrológico. El presentetrabajo se centra en Sudamérica, en particular en la cuenca del Plata, dado que esta regiónes sumamente relevante por ser una de las principales fuentes de agua dulce en el mundoy por tener una gran importancia socio-económica. Una mejor comprensión de lavariabilidad hidrológica de la cuenca en el contexto de la variabilidad y el cambio climáticoes imprescindible para generar información que pueda ser relevante para hidrólogos yresponsables de la gestión de los recursos hídricos. En consecuencia, el objetivo general enel que se enmarca la presente Tesis Doctoral consiste en avanzar en el conocimiento ycaracterización estadística de la variabilidad hidrológica de los grandes ríos de la cuencadel Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales y realizar unaevaluación de la habilidad de Modelos Climáticos Globales (MCGs) para representar dichosforzantes. Los MCGs analizados en cuanto a su habilidad para representar el clima presente (precipitación, transporte y convergencia de humedad) fueron los que conforman lasbases denominadas WCRP/CMIP3 y CMIP5. En esta tarea se utilizaron los valoresmensuales provistos por cada MCG para el clima presente (experimentos 20C3M para CMIP3 e historical para CMIP5) y se realizó un estudio comparativo del desempeño deambas generaciones de MCGs. Asimismo, se elaboraron escenarios futuros deprecipitación y transporte/convergencia de humedad a partir de los MCGs que mejorhabilidad demostraron para representar el clima presente. En particular las simulacionesque se utilizaron correspondieron a los escenarios SRESA1B para CMIP3, y RCP4.5, para CMIP5. El principal objetivo de este último estudio fue el de analizar si la convergencia dehumedad podría ser el principal mecanismo que permita explicar los escenarios futuros deprecipitación. Por otra parte, se realizó una caracterización estadística de la precipitación y de loscaudales de diferentes ríos que conforman la cuenca del Plata en términos de escalasespaciales y temporales. Más aún, se estudió exhaustivamente la variabilidad temporal delos caudales correspondientes a los puntos de cierre de 6 sub-cuencas definidas dentro dela Cuenca del Plata a través de un análisis espectral realizado en el marco MEM (en inglés, Maximum Entropy Method). Finalmente se propuso evaluar en qué medida la variabilidadde la precipitación permitía explicar la variabilidad de los caudales. Para este propósito sediseñaron dos modelos estadísticos de relación entre el caudal y la precipitación (RRM,rainfall-runoff model) a partir del planteo de balance de agua para escalas temporalesdonde el almacenaje de agua en el suelo es despreciable. A partir de la regresión linealentre la información histórica de la precipitación caída en cada sub-cuenca y los caudalesen los puntos de cierre correspondientes, se dedujeron los hidrogramas unitarios en cadacaso para estudiar el retardo de los caudales y se compararon los espectroscorrespondientes a los caudales simulados y observados. Finalmente, laevapotranspiración se estimó a través de diversas parametrizaciones propuestas en laliteratura, entre ellas una que considera el efecto de la vegetación con el objetivo deestimar las consecuencias de los cambios en el uso de suelo sobre los caudales. Palabras claves: Cuenca del Plata, Cambio Climático, Variabilidad Climática, Modelos Climáticos Globales, Modelo Estadístico, Precipitación, Transporte de Humedad, Caudales Superficiales
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spelling I28-R145-tesis_n5520_Gulizia_oai2023-04-26 Camilloni, Inés A. Hannart, Alexis Gulizia, Carla Natalia 2014-03-28 La relación entre el cambio climático y los recursos de agua dulce es una de las principalespreocupaciones de la comunidad científica y la sociedad en general. Sin embargo, elcambio climático es sólo uno de los diversos factores que ponen en riesgo los recursoshídricos. Los cambios en el uso de suelo, el manejo de agroquímicos y la instalación derepresas, entre otros factores, también pueden alterar el sistema hidrológico. El presentetrabajo se centra en Sudamérica, en particular en la cuenca del Plata, dado que esta regiónes sumamente relevante por ser una de las principales fuentes de agua dulce en el mundoy por tener una gran importancia socio-económica. Una mejor comprensión de lavariabilidad hidrológica de la cuenca en el contexto de la variabilidad y el cambio climáticoes imprescindible para generar información que pueda ser relevante para hidrólogos yresponsables de la gestión de los recursos hídricos. En consecuencia, el objetivo general enel que se enmarca la presente Tesis Doctoral consiste en avanzar en el conocimiento ycaracterización estadística de la variabilidad hidrológica de los grandes ríos de la cuencadel Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales y realizar unaevaluación de la habilidad de Modelos Climáticos Globales (MCGs) para representar dichosforzantes. Los MCGs analizados en cuanto a su habilidad para representar el clima presente (precipitación, transporte y convergencia de humedad) fueron los que conforman lasbases denominadas WCRP/CMIP3 y CMIP5. En esta tarea se utilizaron los valoresmensuales provistos por cada MCG para el clima presente (experimentos 20C3M para CMIP3 e historical para CMIP5) y se realizó un estudio comparativo del desempeño deambas generaciones de MCGs. Asimismo, se elaboraron escenarios futuros deprecipitación y transporte/convergencia de humedad a partir de los MCGs que mejorhabilidad demostraron para representar el clima presente. En particular las simulacionesque se utilizaron correspondieron a los escenarios SRESA1B para CMIP3, y RCP4.5, para CMIP5. El principal objetivo de este último estudio fue el de analizar si la convergencia dehumedad podría ser el principal mecanismo que permita explicar los escenarios futuros deprecipitación. Por otra parte, se realizó una caracterización estadística de la precipitación y de loscaudales de diferentes ríos que conforman la cuenca del Plata en términos de escalasespaciales y temporales. Más aún, se estudió exhaustivamente la variabilidad temporal delos caudales correspondientes a los puntos de cierre de 6 sub-cuencas definidas dentro dela Cuenca del Plata a través de un análisis espectral realizado en el marco MEM (en inglés, Maximum Entropy Method). Finalmente se propuso evaluar en qué medida la variabilidadde la precipitación permitía explicar la variabilidad de los caudales. Para este propósito sediseñaron dos modelos estadísticos de relación entre el caudal y la precipitación (RRM,rainfall-runoff model) a partir del planteo de balance de agua para escalas temporalesdonde el almacenaje de agua en el suelo es despreciable. A partir de la regresión linealentre la información histórica de la precipitación caída en cada sub-cuenca y los caudalesen los puntos de cierre correspondientes, se dedujeron los hidrogramas unitarios en cadacaso para estudiar el retardo de los caudales y se compararon los espectroscorrespondientes a los caudales simulados y observados. Finalmente, laevapotranspiración se estimó a través de diversas parametrizaciones propuestas en laliteratura, entre ellas una que considera el efecto de la vegetación con el objetivo deestimar las consecuencias de los cambios en el uso de suelo sobre los caudales. Palabras claves: Cuenca del Plata, Cambio Climático, Variabilidad Climática, Modelos Climáticos Globales, Modelo Estadístico, Precipitación, Transporte de Humedad, Caudales Superficiales The link between climate change and freshwater resources is a major concern of thescientific community and the society as a whole. However, climate change is only one ofseveral factors that threaten water resources. Land use changes, agrochemicalsmanagement and dams’ installation, among others, may also alter the hydrological system. The present study focuses in South America, particularly in La Plata basin, since thisregion is extremely important for being one of the main sources of freshwater in the worldand because it has a great socio-economic importance. A better understanding ofhydrological variability of the basin in the context of climate change and variability isessential to generate information that may be relevant to hydrologists and waterresources managers. Consequently, the overall objective, in which this PhD thesis isframed, is to advance in the knowledge and statistical characterization of hydrologicalvariability of the great rivers of the Plata Basin in response to different local and regionalclimate forcings and to evaluate the ability of Global Climate Models (GCMs) to representthese forcings. The GCMs which were assessed for their ability to represent the present climate (precipitation, moisture transport and convergence) were those which are part of theknown multi-model datasets WCRP/CMIP3 and CMIP5. In this task monthly valuesprovided by each GCM for present climate (experiments were 20C3M for CMIP3 andhistorical for CMIP5) were used to perform a comparative study of the ability of bothgenerations of GCMs. Precipitation and moisture convergence/transport future scenarioswere also developed from those GCMs that had shown the best representation of thepresent climate. The particular analyzed scenarios were SRESA1B for CMIP3 and RCP4.5for CMIP5. The main objective of the latter study was to assess if the moisture convergencecould be the main mechanism to explain the precipitation projections. On the other hand, a statistical characterization of precipitation and runoff data fromdifferent rivers within La Plata basin was assessed in terms of spatial and temporal scales. Moreover, runoff temporal variability corresponding to the closing points of 6 defined subbasinswithin La Plata Basin was studied extensively through spectral analysis based onthe maximum entropy method (MEM). Finally, it was aimed to evaluate to what extent theprecipitation variability helps to explain the runoff variability. For this purpose tworunoff-rainfall statistical models were designed based on the water balance equation fortemporal scales where the soil water storage can be considered negligible. In order tostudy the river discharges delay, unit hydrographs for each sub-basin were deduced fromthe linear regression between the areal mean of historical precipitation and thecorresponding closing point’s runoff data. Spectral densities derived from observed andsimulated runoff time series were compared. Finally, the evapotranspiration wasestimated through various parameterizations proposed in the literature, including onethat considers the effect of vegetation in order to assess the runoff response to land usechanges. Key words: La Plata Basin, Climate Change, Climate Variability, Global Climate Models, Statistical Model, Precipitation, Moisture Transport, Surface Discharges Fil: Gulizia, Carla Natalia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5520_Gulizia spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar CUENCA DEL PLATA CAMBIO CLIMATICO VARIABILIDAD CLIMATICA MODELOS CLIMATICOS GLOBALES MODELO ESTADISTICO PRECIPITACION TRANSPORTE DE HUMEDAD CAUDALES SUPERFICIALES LA PLATA BASIN CLIMATE CHANGE CLIMATE VARIABILITY GLOBAL CLIMATE MODELS STATISTICAL MODEL PRECIPITATION MOISTURE TRANSPORT SURFACE DISCHARGES Estudio de la variabilidad hidrológica de la Cuenca del Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales Study of the hydrological variability of La Plata basin in response to different local and regional climate forcings info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n5520_Gulizia_oai

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