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Ver el documento (formato PDF)   Gulizia, Carla Natalia.  "Estudio de la variabilidad hidrológica de la Cuenca del Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales"  (2014-03-28)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
La relación entre el cambio climático y los recursos de agua dulce es una de las principales preocupaciones de la comunidad científica y la sociedad en general. Sin embargo, el cambio climático es sólo uno de los diversos factores que ponen en riesgo los recursos hídricos. Los cambios en el uso de suelo, el manejo de agroquímicos y la instalación de represas, entre otros factores, también pueden alterar el sistema hidrológico. El presente trabajo se centra en Sudamérica, en particular en la cuenca del Plata, dado que esta región es sumamente relevante por ser una de las principales fuentes de agua dulce en el mundo y por tener una gran importancia socio-económica. Una mejor comprensión de la variabilidad hidrológica de la cuenca en el contexto de la variabilidad y el cambio climático es imprescindible para generar información que pueda ser relevante para hidrólogos y responsables de la gestión de los recursos hídricos. En consecuencia, el objetivo general en el que se enmarca la presente Tesis Doctoral consiste en avanzar en el conocimiento y caracterización estadística de la variabilidad hidrológica de los grandes ríos de la cuenca del Plata en respuesta a diferentes forzantes climáticos locales y regionales y realizar una evaluación de la habilidad de Modelos Climáticos Globales (MCGs) para representar dichos forzantes. Los MCGs analizados en cuanto a su habilidad para representar el clima presente (precipitación, transporte y convergencia de humedad) fueron los que conforman las bases denominadas WCRP/CMIP3 y CMIP5. En esta tarea se utilizaron los valores mensuales provistos por cada MCG para el clima presente (experimentos 20C3M para CMIP3 e historical para CMIP5) y se realizó un estudio comparativo del desempeño de ambas generaciones de MCGs. Asimismo, se elaboraron escenarios futuros de precipitación y transporte/convergencia de humedad a partir de los MCGs que mejor habilidad demostraron para representar el clima presente. En particular las simulaciones que 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 de humedad podría ser el principal mecanismo que permita explicar los escenarios futuros de precipitación. Por otra parte, se realizó una caracterización estadística de la precipitación y de los caudales de diferentes ríos que conforman la cuenca del Plata en términos de escalas espaciales y temporales. Más aún, se estudió exhaustivamente la variabilidad temporal de los caudales correspondientes a los puntos de cierre de 6 sub-cuencas definidas dentro de la 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 variabilidad de la precipitación permitía explicar la variabilidad de los caudales. Para este propósito se diseñaron 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 temporales donde el almacenaje de agua en el suelo es despreciable. A partir de la regresión lineal entre la información histórica de la precipitación caída en cada sub-cuenca y los caudales en los puntos de cierre correspondientes, se dedujeron los hidrogramas unitarios en cada caso para estudiar el retardo de los caudales y se compararon los espectros correspondientes a los caudales simulados y observados. Finalmente, la evapotranspiración se estimó a través de diversas parametrizaciones propuestas en la literatura, entre ellas una que considera el efecto de la vegetación con el objetivo de estimar 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

Abstract:
The link between climate change and freshwater resources is a major concern of the scientific community and the society as a whole. However, climate change is only one of several factors that threaten water resources. Land use changes, agrochemicals management and dams’ installation, among others, may also alter the hydrological system. The present study focuses in South America, particularly in La Plata basin, since this region is extremely important for being one of the main sources of freshwater in the world and because it has a great socio-economic importance. A better understanding of hydrological variability of the basin in the context of climate change and variability is essential to generate information that may be relevant to hydrologists and water resources managers. Consequently, the overall objective, in which this PhD thesis is framed, is to advance in the knowledge and statistical characterization of hydrological variability of the great rivers of the Plata Basin in response to different local and regional climate forcings and to evaluate the ability of Global Climate Models (GCMs) to represent these 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 the known multi-model datasets WCRP/CMIP3 and CMIP5. In this task monthly values provided by each GCM for present climate (experiments were 20C3M for CMIP3 and historical for CMIP5) were used to perform a comparative study of the ability of both generations of GCMs. Precipitation and moisture convergence/transport future scenarios were also developed from those GCMs that had shown the best representation of the present climate. The particular analyzed scenarios were SRESA1B for CMIP3 and RCP4.5 for CMIP5. The main objective of the latter study was to assess if the moisture convergence could be the main mechanism to explain the precipitation projections. On the other hand, a statistical characterization of precipitation and runoff data from different 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 subbasins within La Plata Basin was studied extensively through spectral analysis based on the maximum entropy method (MEM). Finally, it was aimed to evaluate to what extent the precipitation variability helps to explain the runoff variability. For this purpose two runoff-rainfall statistical models were designed based on the water balance equation for temporal scales where the soil water storage can be considered negligible. In order to study the river discharges delay, unit hydrographs for each sub-basin were deduced from the linear regression between the areal mean of historical precipitation and the corresponding closing point’s runoff data. Spectral densities derived from observed and simulated runoff time series were compared. Finally, the evapotranspiration was estimated through various parameterizations proposed in the literature, including one that considers the effect of vegetation in order to assess the runoff response to land use changes. Key words: La Plata Basin, Climate Change, Climate Variability, Global Climate Models, Statistical Model, Precipitation, Moisture Transport, Surface Discharges

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Registro:
Título : 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
Autor : Gulizia, Carla Natalia
Director : Camilloni, Inés A.
Hannart, Alexis
Consejero : Camilloni, Inés A.
Jurados : Rusticucci, Matilde M.  ; Boulanger, Jean-Philippe  ; Silvestri, Gabriel Emilio
Año : 2014-03-28
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5520_Gulizia
Idioma : Español
Area Temática : Ciencias de la Atmósfera / Climatología y Cambio Climático
Palabras claves : 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
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