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

R UTAS H IDROLÓGICAS 7 U SO DE PRINCIPIOS D ARWINIANOS PARA CARACTERIZAR EL BALANCE HÍDRICO NATURAL EN C HILE Pablo A. Mendoza 1,2 , Eduardo Muñoz-Castro 1 , Nicolás Vásquez 1 , Miguel A. Lagos 1,2 , y Ximena Vargas 1 (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 Contacto autor principal : pamendoz@uchile.cl R ESUMEN . La Hidrología como disciplina ha sufrido una transformación importante durante el último siglo, pasando de ser una práctica basada en el análisis de datos y fórmulas empíricas para el diseño de obras hidráulicas, a una rama de las Ciencias de la Tierra que busca mejorar la comprensión de los procesos físicos involucrados en la generación de escorrentía. En esta evolución, hemos debido recurrir a modelos numéricos que, en resumen, son un conjunto de hipótesis sobre dónde se encuentran los principales almacenamientos de agua y energía, y hacia dónde fluyen. Además, los modelos hidrológicos cobran relevancia debido a que (1) permiten comprender fenómenos que no podemos observar, y (2) permiten realizar predicciones hidrológicas, tanto en el tiempo como en el espacio, incluso en cuencas sin registros fluviométricos. Para este último problema, conocido como Predicción en Cuencas No Controladas (PUB por sus siglas en inglés), es de especial interés comprender posibles relaciones entre características fisiográficas, climáticas e hidrológicas a la escala de cuenca, y cómo co-evolucionan en el tiempo, para poder extrapolar información (e.g., caudales o valores de parámetros) hacia cuencas donde no se tiene información fluviométrica. Este artículo provee el contexto de la denominada “Hidrología Darwiniana”, la cual ha sido clave para el desarrollo de la Hidrología en el mundo, exponiéndose además su contribución para la Actualización del Balance Hídrico Nacional. Finalmente, se ofrecen perspectivas sobre direcciones futuras que debería tomar la Hidrología en nuestro país I NTRODUCCIÓN El agua es, indudablemente, un elemento fundamental para el desarrollo de la vida, y desde siempre ha despertado la curiosidad de los seres humanos, sobre su naturaleza y movimiento. Si bien filósofos como Lucrecio (99-55 a.C.) y Vitruvio (70-15 a.C.) hicieron aportes trascendentales para entender fenómenos básicos del ciclo hidrológico, como la evaporación, condensación y formación de precipitación, no fue hasta mediados del siglo XVI que Bernard Palissy concluyó, en base a datos de terreno, que el agua de los ríos proviene de la precipitación. Un siglo más tarde, Perrault (1674) entregó la primera caracterización cuantitativa del balance hídrico en la cuenca del río Sena (Francia), dando comienzo a una nueva era en el desarrollo de la Hidrología. Más de tres siglos han transcurrido desde la publicación de los ensayos de Pierre Perrault, y la caracterización del balance hidrológico sigue siendo un problema vigente – dada la necesidad de cuantificar la oferta hídrica natural para mejorar la gestión del agua –, y desafiante – debido a la escasez de datos hidroclimáticos en gran parte del planeta. Si bien esta tarea ha sido facilitada por los enormes avances en redes de observación hidrometeorológica (e.g., Kinar y Pomeroy, 2015; Lettenmaier et al. , 2015) y por el desarrollo de modelos climáticos (e.g., Gutmann et al. , 2016) e hidrológicos (e.g., Clark et al. , 2016), la evidencia científica de una intensificación del ciclo hidrológico (Huntington, 2006) producto de cambios en el clima global (Milly et al. , 2008; IPCC, 2013) agrega aún más dificultad al problema, debido a la considerable incertidumbre en proyecciones climáticas para el resto del siglo XXI. Debido a la vulnerabilidad de los recursos hídricos en Chile frente a posibles cambios proyectados en el clima (e.g., Bozkurt et al. , 2018), así como la necesidad de incorporar nuevos datos y avances científicos, la Dirección General de Aguas (DGA) inició, el año 2016, una iniciativa para actualizar el Balance Hídrico Nacional en todo el territorio nacional. En este artículo, se describe cómo la “Hidrología Darwiniana” fue tomando protagonismo durante el proceso, complementando la incorporación de avances recientes en la ciencia Hidrológica. Los resultados y figuras presentados aquí fueron originalmente generados para el proyecto de Actualización del Balance Hídrico Nacional en la Macrozona Sur y parte de la Macrozona Austral (Dirección General de Aguas, DGA, 2019). Sin embargo, aquí son revisitados en un contexto filosófico, ofreciendo una mayor conexión con la literatura científica existente y algunas perspectivas sobre el futuro de la disciplina, dentro del contexto de un clima cambiante y la necesidad de incorporar explícitamente la intervención antrópica. H IDROLOGÍA N EWTONIANA E H IDROLOGÍA D ARWINIANA Las últimas cinco décadas han sido testigos de los mayores avances que la Hidrología ha experimentado en su historia. Esto ha sido en gran parte facilitado por la aparición de las computadoras y, con ello, los primeros modelos numéricos que intentaron simular el ciclo del agua (e.g., Freeze y Harlan, 1969; Burnash et al. , 1973). La aparición de los modelos hidrológicos distribuidos (Wigmosta et al. , 1994; Leavesley y Stannard, 1995; Beven, 1997) – incluyendo los modelos de land surface