Rutas hidrológicas : recordando a un colega por los senderos de la hidrología

R UTAS H IDROLÓGICAS 121 P ROCESOS METEOROLÓGICOS EN EVENTOS DE PRECIPITACIÓN Y SIMPLIFICACIONES EN INGENIERÍA . B USCANDO EL EQUILIBRIO ENTRE LA FÍSICA Y LA PRÁCTICA . Miguel Lagos-Zúñiga 1,2 , Roberto Rondanelli 3,4 y René Garreaud 3,4 (1) Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Chile (2) Advanced Mining Technology Center (AMTC), Universidad de Chile, Chile (3) Departamento de Geofísica, Universidad de Chile, Santiago, Chile (4) Centro de Investigación del Clima y la Resiliencia (CR2) Universidad de Chile, Santiago, Chile Contacto autor principal : mlagosz@uchile.cl R ESUMEN . El comportamiento térmico de la atmósfera en su estructura vertical permite construir forzantes en modelos hidrológicos, estimar la línea de nieves e isoterma cero, así como condiciones de inestabilidad atmosférica relacionadas con la ocurrencia de precipitación convectiva y estudios de contaminación atmosférica. La precipitación, por su lado, es el insumo principal en cualquier estudio hidrológico, por lo que su correcta cuantificación, junto con la determinación de la línea de nieves, permite comprender cuánta de la precipitación escurrirá de forma líquida y cuánta quedará almacenada en sectores cordilleranos por un tiempo más prolongado. En el presente artículo se muestran algunas prácticas comunes utilizadas en hidrología y cómo estas pueden ser abordadas desde las ciencias de la atmósfera. En particular nos referiremos al gradiente vertical de temperaturas, la determinación de la línea de nieves, presentamos una breve descripción de fenómenos físicos asociados a la precipitación y finalmente discutiremos sobre la interpolación espacial de la precipitación. Los tópicos analizados permiten concluir sobre la necesidad de colaboración entre ambas disciplinas y algunos desafíos pendientes. I NTRODUCCIÓN Al revisar los estudios hidrológicos usuales, es un problema común la estimación de forzantes meteorológicas en cuencas sin observaciones o con una densidad insuficiente de registros, que no permite representar adecuadamente la heterogeneidad espacial de la precipitación, temperatura y la línea de nieves. En Chile, el estudio de la línea de nieves ha sido un desafío abordado por diversos investigadores desde Lira (1941), suponiendo un gradiente vertical de temperaturas constante para la tropósfera (e.g., Vargas et al., 1988) así como caracterizando su relación con la isoterma cero (Garreaud, 1993). Con el uso de sensores remotos, se puede contar una poderosa fuente de información para estimar la superficie nival, determinando su comportamiento para distintas condiciones estacionales (Lagos y Jara, 2017). La determinación de la ocurrencia, intensidad y distribución espacial de la precipitación es un problema de interés tanto para la comunidad hidrológica como meteorológica. Los procesos físicos que suelen ocurrir a gran escala, transporte de vapor de agua, convección y otros fenómenos resultan de interés para un meteorólogo, y cuando los hidrometeoros generados en las nubes caen en forma de precipitación sobre la superficie, pasan a ser de interés para la hidrología. La determinación espacial de forzantes meteorológicas desde un punto de vista puramente hidrológico suele basarse en métodos regresivos o de interpolación, extrapolación espacial y suele no considerar la dinámica de la atmósfera y procesos microfísicos que ocurren en ella. En el presente capítulo se discuten a modo descriptivo diversas simplificaciones utilizadas comúnmente en hidrología - modelación hidrológica y las consecuencias de estas suposiciones. Del mismo modo se analiza desde un punto de vista meteorológico, el realismo de estas simplificaciones y se discute sobre cómo poder mejorar dichas prácticas. De forma particular se analiza: • Estimación perfil vertical de temperaturas • Estimación de la línea de nieves. • Estimación espacial de precipitación. En el presente trabajo se muestra una revisión bibliográfica de los temas expuestos con algunos casos de estudio y modelación simplificada para situaciones hipotéticas finalizando con una discusión, conclusiones y desafíos pendientes. E STIMACIÓN DE TEMPERATURA En modelación hidrológica, es esencial conocer las series de temperatura para alimentar cada una de las unidades de respuesta hidrológica. Quizá una de las prácticas más comunes, consiste en determinar un gradiente altitudinal de temperaturas (Escobar y Vicuña, 2009), estableciendo una regresión entre temperatura superficial y la temperatura en la zona de interés. El supuesto utilizado para esta aproximación es reconocer la estructura vertical de la tropósfera libre, que suele decaer a un gradiente vertical de temperaturas de 6,5 °C/km en una atmósfera estándar. Durante el 12/06/2020 se registró un evento considerable de precipitaciones en Chile Central, registrando 14,2 [mm] en 11 horas en la estación Quinta Normal