Tabla de contenido. 1. Introducción Objetivos General Específicos Organización del documento...

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1 Tabla de contenido 1. Introducción Objetivos General Específicos Organización del documento Revisión bibliográfica Hidrología de nieve Conceptos nivales Balance de energía Balance de masa Sublimación de Nieve Percepción remota y reanálisis climático Reanálisis climático Imágenes satelitales MODIS Modelación hidrológica Unidades de respuesta hidrológica Modelo: Cold Regions Hydrological Model Módulos de CRHM Antecedentes del modelo CRHM Cambio climático Área de estudio Hidrología e instrumentación Estaciones meteorológicas y fluviométricas Estación La Ollita Clima Características del terreno Usos de suelo y cobertura vegetal Geología e hidrogeología Metodología Disponibilidad de datos meteorológicos Unidades de respuesta hidrológica Distribución de las variables meteorológicas Temperatura del aire iv

2 Humedad relativa Precipitación Velocidad del viento Radiación Construcción del modelo en CRHM Balance hídrico Modelo de nieves puntual La Ollita Análisis de sensibilidad de las forzantes Análisis de resultados Modelo La Ollita Datos de entrada Balance de masa de nieve Análisis de sensibilidad de las forzantes Modelo semidistribuido de nieve Balance másico de nieve Equivalente en agua de nieve Análisis de sensibilidad de las forzantes Análisis de frecuencia de los procesos de pérdidas nivales Distribución espacial de la sublimación anual Balance hídrico Validación de los caudales Conclusiones y comentarios Modelo nival La Ollita Modelo de la cuenca alta del río Copiapó Bibliografía 83 Anexos 89 A. Serie de tiempo de los caudales y cobertura nival 89 B. Datos de entrada del modelo semi-distribuido 90 C. Forzantes meteorológicos promedio 92 D. Procesos de nivales por temporada 94 E. Balance de energía 99 F. Balance de masa hídrico anual 104 G. Corrección por elevación Era-Interim 106 v

3 Índice de ilustraciones 2.1. Esquema de los principales forzantes en la hidrología de nieves Mecanismos de transporte de nieve producto del viento Velocidad umbral de transporte de nieves Esquema conceptual del balance energético y másico de SNOBAL Esquema del balance de masa del modelo PBSM Probabilidad de ocurrencia del transporte de nieve por viento Niveles verticales de Era-Interim Ubicación del área de estudio Subcuencas de la zona alta del río Copiapó Curvas de variación estacional del caudal medio mensual Mapa de las estaciones meteorológicas Imágenes de sitio de medición La Ollita Precipitación y temperatura media mensual de estaciones de la cuenca Clasificación de climas Köppen de la región de Atacama Curvas hipsométricas de la cuenca alta del río Copiapó Imágenes de vegetación en la cuenca Principales usos de suelo de la cuenca alta Acuíferos de la cuenca del río Copiapó Esquema de la disponibilidad de datos por estación Mapa de las unidades de respuesta hidrológica del modelo Perfil del río Copiapó y niveles de presión Era-Interim Esquema del factor de precipitación Análisis de duración y magnitud de tormentas Mapa de radiación de onda corta incidente de la cuenca alta Esquema del balance de masa total Registro de variables meteorológicas Serie de temperatura, estación la Ollita y Era-Interim Serie de humedad relativa, estación la Ollita vs Era-Interim Comparación del viento, estación la Ollita vs Era-Interim Precipitación acumulada medida en La Ollita Precipitación medida en La Ollita Serie de tiempo de equivalente en agua de nieve CRHM y medido en La Ollita Comparación SWE modelado CRHM con el medido, La Ollita Serie del balance de nieve en La Ollita vi

4 5.9. Serie acumulada del balance de nieve en La Ollita Sensibilidad del balance másico de nieve, La Ollita Serie anual de los procesos nivales acumulados Serie anual de los porcentajes de procesos nivales acumulados Serie del equivalente en agua de nieve de la cuenca alta Serie de cobertura nival de la tres subcuencas Sensibilidad del balance másico de nieve, Cuenca alta río Copiapó Sensibilidad del SWE a la T y Pp en la cuenca alta del río Copiapó Sensibilidad del SWE al viento en la cuenca alta del río Copiapó Probabilidad de excedencia de los componentes nivales en Jorquera Probabilidad de excedencia de los componentes nivales en Manflas Probabilidad de excedencia de los componentes nivales en Pulido Mapa de distribución espacial de la sublimación Mapa de distribución espacial de la evaporación nival Mapa de distribución espacial del derretimiento Balance de masa total en cuenca Jorquera Balance de masa total en cuenca Manflas Balance de masa total en cuenca Pulido Volumen acumulado del caudal Serie de los caudales medios diarios modelados y medidos Comparación de caudales medidos versus observados A.1. Serie de tiempo de los caudales y la cobertura nival B.1. Serie de tiempo de los forzantes climáticos E.1. Componentes del balance energético medio mensual E.2. Componentes del balance energético acumulado semestral E.3. Serie del balance de energía en Jorquera E.4. Serie del balance de energía en Manflas E.5. Serie del balance de energía en Pulido G.1. Ilustración de gradientes Era-Interim basado en niveles de presión vii

5 Índice de tablas 2.1. Variables de estado de SNOBAL Referencias de sublimación dinámica estimada Proyecciones de temperatura del aire y precipitación del norte de Chile Estaciones meteorológicas y fluviométricas de la cuenca Instrumentos de medición instalados en la estación La Ollita bandas de elevación para temperatura Intervalo de duración de tormentas Puntos representativos Era-Interim de la velocidad del viento Escenarios del análisis de sensibilidad Estadígrafos de las pérdidas por sublimación y evaporación diarias Probabilidades de excedencia de los procesos nivales por subcuenca Índices de eficiencias de los modelos de caudal C.1. Promedio espacial semestral de los forzantes en Jorquera C.2. Promedio espacial semestral de los forzantes en Manflas C.3. Promedio espacial semestral de los forzantes en Pulido D.1. Promedio de los componentes del balance másico de nieves en Jorquera D.2. Promedio de los componentes del balance másico de nieves en Manflas D.3. Promedio de los componentes del balance másico de nieves en Pulido E.1. Componentes del balance energético acumulado semestral F.1. Balance de masa anual cuenca Jorquera F.2. Balance de masa anual cuenca Manflas F.3. Balance de masa anual cuenca Pulido viii