CARACTERIZACIÓN DE LAS PRINCIPALES CUENCAS AFECTADAS DURANTE EL EVENTO METEOROLÓGICO DEL 24 Y 26 DE MARZO DE Silvia Arce.

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1 CARACTERIZACIÓN DE LAS PRINCIPALES CUENCAS AFECTADAS DURANTE EL EVENTO METEOROLÓGICO DEL 24 Y 26 DE MARZO DE 2015 Elaborado por: Paula Olea. Silvia Arce. 1. INTRODUCCIÓN Entre los días miércoles 25 de Marzo y 27 de Marzo de 2015 un núcleo frío en altura afectó a las regiones de Antofagasta, Atacama y Coquimbo, lo generó inundaciones y aluviones en las ciudades de Chañaral, Copiapó, Taltal, Diego de Almagro, El Salado, Tierra Amarilla, Alto del Carmen, Vicuña, entre otras. El presente informe entrega una visión general de las características de las cuencas afectadas por el evento meteorológico, en particular respecto a precipitaciones y caudales. Se han seleccionado las cuencas de la quebrada Taltal y los ríos Salado, Copiapó, Huasco y Elqui. Esto debido a que fueron las más afectadas durante el evento meteorológico. En la Figura 1 se muestran las cuencas analizadas en este documento. Este trabajo incluye una revisión de antecedentes hidrológicos, los cuales han sido extraídos desde Rioseco & Tesser (2008), y la caracterización del evento hidrometeorológico a partir de estaciones meteorológicas con información disponible, las cuales se señalan a continuación: Estaciones meteorológicas de la DMC. Estaciones satelitales de la DGA (datos provisorios y sujetos a modificaciones). Estaciones meteorológicas de CODELCO. Estaciones meteorológicas de CEAZA-Met. Además, se obtuvo la línea de nieve producto del evento a partir de una imagen del satélite MODIS del día 27 de marzo.

2 Finalmente, se realizó el análisis espacial de las precipitaciones, a nivel diario, a partir de la estimación de precipitación, con resolución espacial de 10 km, elaborada por el proyecto Integrated Mult-satellitE Retrievals for GMP (IMERG). Estas imágenes han sido validadas mediante el cálculo del RMSE (Root Mean Square Error) entre las estimaciones y las mediciones de las estaciones meteorológicas disponibles. Figura 1. Ubicación de las cuencas en estudio Fuente: Elaboración propia sobre la base de cartografía DGA.

3 2. CARACTERIZACIÓN DE LAS CUENCAS EN ESTUDIO En el presente acápite se encuentra la descripción de cada una de las cuencas, la revisión de antecedentes hidrológicos y los parámetros morfológicos de cada una de ellas. En la Tabla 1 se encuentra un resumen de los parámetros de las cuencas afectadas, además de las localidades afectadas por cuenca. Tabla 1 Resumen parámetros de las cuencas en estudio Cuenca Afluentes Principales Ciudades o Localidades afectadas Superficie (km2) Perimetro (km) Taltal Qda. Chaco y Qda. Guanaco Taltal El Salado Qda. Chañaral Alto, Qda. El Chañaral, El Salado, Diego de Asiento, Qda. Vicuña y Qda. de las Salinas Almagro y Llanta Copiapó Jorquera, Pulido y Manflas Copiapó, Paipote, Tierra Amarilla, Nantoco y Los Loros Huasco Tránsito y Carmen Vallenar y Alto del Carmen Elqui Turbio y Claro o Derecho Vicuña, Diaguitas, Varillar, Guanta y Victoria Fuente: Elaboración propia sobre la base de cartografía DGA y datos internos de SERNAGEOMIN. En la Tabla 2 se muestran los climas para cada una de las estaciones utilizadas en este análisis (Rioseco & Tesser,2008). Como se aprecia, el área se encuentra enmarcada dentro de un clima árido, el cual varía desde desértico con nublados abundantes en la zona costera, pasando por desértico normal en las zonas intermedias, a un clima árido muy frío en las zonas más altas de las cuencas. Tabla 2. Clima de la estaciones analizadas por Rioseco & Tesser (2008) Estación Ubicación Fuente Antofagasta (Cerro Moreno) Potrerillos Copiapó (Chamonate) 23 26' S, 70 26' W, 135 m.s.n.m ' S, 69 27' W, 2850 m.s.n.m ' S, 70 25' W, 291 m.s.n.m. DMC Nomenclatura clima BWn Clima Árido con nublados abundantes BWk Árido muy frío DMC BWk Árido o desértico normal Vallenar (Aeródromo) 28 35' S, 70 46' W, 469 DMC BWk Árido o

4 Estación Ubicación Fuente La Serena (La Florida) m.s.n.m ' W, 71 12' W, 142 m.s.n.m. DMC Fuente: Rioseco & Tesser(2008). Nomenclatura clima BWn Clima desértico normal Árido con nublados abundantes Por otra parte, según Rioseco & Tesser (2008), la máxima precipitación que ha sido registrada en las estaciones analizadas se verificó en la década de los 80, con precipitaciones máximas en 24 hrs. de 9 mm en Antofagasta y hasta 100 mm en La Serena (Tabla 3). Tabla 3. Precipitación máxima registrada por estaciones meteorológicas Estación Máxima anual (mm) Fecha Máxima mensual (mm) Fecha Máxima en 24 h (mm) Fecha Antofagasta Cerro Moreno 15, ,1 ago-76 9,1 ago-76 Copiapó Chamonate 60, ,8 jul-87 25,8 jul-83 Vallenar Aeródromo 133, ,5 jul-87 53,0 jul-87 La Serena La Florida 207, ,7 jul ,7 jul-87 Fuente: Rioseco & Tesser (2008). En la Figura 2 se presentan los diagramas ombrotérmicos de las estaciones meteorológicas consideradas por Rioseco & Tesser (2008). En ella se puede apreciar que las máximas precipitaciones se concentran entre julio y septiembre. Sin embargo, en las estaciones Potrerillos, Copiapó en Chamonate, Vallenar Aeródromo y La Serena La Florida ocurren precipitaciones en el mes de marzo.

5 Figura 2 Diagramas ombrotérmicos de estaciones meteorológicas en cuencas de estudio Fuente: Rioseco & Tesser (2008).

6 3. CARACTERIZACIÓN DEL EVENTO METEOROLÓGICO La caracterización del evento meteorológico se divide en descripción de las precipitaciones de las estaciones meteorológicas, análisis de las precipitaciones espacio-temporal a nivel diario de las cuencas afectadas, cobertura de nieve producto de la tormenta y la cronología de los flujos aluviales. En la Figura 3 se muestran las estaciones utilizadas para el presente análisis. Figura 3. Ubicación de las estaciones de monitoreo utilizadas. Fuente: Elaboración propia sobre la base de información de CODELCO (2015), DMC (2015) y DGA (2015) En la Figura 4 se presentan las precipitaciones y temperaturas entre los días 20 y 30 de marzo de Como se puede apreciar en las estaciones Calama

7 El Loa, Antofagasta Cerro Moreno y Caldera Desierto de Atacama, la mayor precipitación se produjo el día 25 de marzo, mientras que en la estación La Serena La Florida la mayor precipitación se produjo el día 24 de marzo. Por otra parte, en todas las estaciones analizadas se aprecia una disminución de la oscilación térmica los días del evento meteorológico. Figura 4. Precipitaciones y Temperaturas entre el 20 y 30 de marzo de Fuente: Dirección Meteorológica de Chile.

8 El análisis de las estaciones fluviométricas y meteorológicas de la DGA se realizó a partir de las estaciones online con que cuenta dicho servicio, por lo que estos datos no han sido validados y, por lo tanto, son provisorios y sujetos a modificaciones posteriores. El listado de estaciones utilizadas, junto con sus coordenadas y altitud, además del tipo de datos que posee y la longitud de registro, se presentan en la Tabla 4. Tabla 4. Resumen de información de las estaciones satelitales de la DGA Nombre Estación Rio Copiapo en La Puerta Rio Copiapo en Pastillo Rio Huasco en Algodones Rio Elqui en Algarrobal Código BNA UTM Este UTM Norte Altitud msnm Precipitaciones Caudal X X X X X X X Fuente: Estaciones DGA online. Inicio registro 24/03/15 0:30 24/03/15 0:30 24/03/15 0:30 24/03/15 0:40 Fin Registro 26/03/15 23:30 26/03/15 13:30 25/03/15 21:30 26/03/15 23:40 Registros Faltantes

9 Figura 5. Precipitaciones entre el 24 y 26 de marzo de 2015 en estaciones on line DGA.

10 Fuente: DGA (2015). Nota: datos provisorios y sujetos a modificaciones por parte de la DGA.

11 Figura 6. Caudales entre el 24 y 26 de marzo de 2015 en estaciones on line DGA. Fuente: DGA (2015). Nota: datos provisionales y sujetos a modificaciones por parte de la DGA.

12 En la Tabla 5 se muestran las precipitaciones diarias y el total de precipitaciones del evento para las estaciones meteorológicas satelitales de la DGA. Como se aprecia, la estación que tuvo mayores precipitaciones fue la estación Elqui en Algarrobal. Tabla 5. Resumen de precipitaciones en las estaciones meteorológicas online de la DGA. Estación Precipitación Total Diaria Precipitación Total Evento Copiapó en Pastillo 17,90 31,60 6,3 55,80 Copiapó en La Puerta 2,20 0,20 0,2 2,60 Huasco en Algodones 2,69 9, ,25 Elqui en Algarrobal 32,60 33,8 0,6 67,00 Fuente: DGA (2015). Nota: datos provisionales y sujetos a modificaciones por parte de la DGA. En la Tabla 6 se presentan los datos de las estaciones meteorológicas del estudio realizado por CODELCO. Tabla 6. Resumen de información de las estaciones meteorológicas de CODELCO. Estación UTM Este UTM Norte Altitud msnm Cuenca Quebrada Los Arroyos Pedernales Estación La Ola Pedernales Cine Inca El Salado Cobresal El Salado Intelec El Salado Pampa Austral Norte El Salado Pampa Austral Sur El Salado Población Aeropuerto Chañaral El Salado Capitanía de Puerto Chañaral El Salado Fuente: CODELCO (2015)

13 Figura 7. Precipitaciones entre el 24 y 26 de marzo de 2015 en estaciones de CODELCO.

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17 Fuente: CODELCO (2015).

18 En la Tabla 7 se muestra un resumen de las precipitaciones diarias durante el evento meteorológico en las estaciones de CODELCO. Tabla 7. Resumen de precipitaciones en las estaciones meteorológicas de CODELCO. Estación Precipitación Total Diaria Precipitación Total Evento Quebrada Los Arroyos 11,00 19,00 5,60 35,60 La Ola 18,60 35,80 10,20 64,60 Cine Inca 15,50 58,40 3,50 77,40 Cobresal 15,5 56 4,5 76 Intelec 23,5 59,5 9,5 92,5 Pampa Austral Norte 2, ,5 Pampa Austral Sur Población Aeropuerto Chañaral 4,5 19,8 0 24,3 Capitanía de Puerto Chañaral 0 19,7 0 19,7 Fuente: CODELCO (2015) ANÁLISIS ESPACIO-TEMPORAL DEL EVENTO A NIVEL DIARIO Se realizó la validación de las precipitaciones provenientes del proyecto IMERG (Huffman, 2014) mediante la comparación con los datos de las estaciones meteorológicas antes descritas. Como resultado se obtuvo un RMSE de 8,6 mm considerando todas las estaciones a nivel diario, entre el 23 al 26 de marzo. Sin embargo los valores de precipitación para la estación Cobresal obtenida mediante IMERG son de 220 mm el día 25 de marzo y de 161 mm el día 26 de marzo, lo que no se condice con las precipitaciones registradas por las estaciones, en que ninguna supera los 100 mm. Se puede interpretar esas estimaciones IMERG como mediciones decaída de nieve o agua-nieve. Si se elimina esa estación, considerando lo anterior, el valor del RMSE se reduce a 2,4 mm. En la Figura 8 se presentan las precipitaciones para los días 24, 25 y 26 de marzo en el área de estudio. Como se puede apreciar, durante el día 24 precipitaciones mayores a 50 mm en 24 hrs. se concentraron, principalmente, en la parte media y alta de la quebrada de Taltal; en la cabecera de la cuenca del río Salado; y en la cabecera de la cuenca del río Elqui, en particular en los ríos Claro y Cochiguaz. En menor medida se aprecian precipitaciones entre 10 y 50 mm/24hr en la cabecera de la cuenca del río Copiapó, tanto en la cabecera de la quebrada

19 Paipote como en la cabecera de los ríos Jorquera, Manflas y Pulido; y en la cabecera de la cuenca del río Huasco, en particular en el río del Carmen. Por otra parte, durante el 25 de marzo, las precipitaciones (entre 10 y 50 mm/24hr) se concentraron en la cuenca del río Salado, tanto en la cuenca de la quebrada Chañaral Alto como en la del río Salado. Además, hubo precipitaciones (entre 10 y 50 mm/24hr) en la parte baja de la cuenca de la quebrada Taltal; en la cabecera de la cuenca del río Copiapó; en toda la cuenca del río Huasco; y en la cuenca del río Elqui, donde se concentró en los ríos Claro y Cochiguaz. Durante el día 26 de marzo las precipitaciones disminuyeron, en la cabecera de la cuenca del río Copiapó y en la zona media-alta de la cuenca del río Elqui se registró el peak (entre 10 y 50 mm/24hr). Sin embargo, en la cabecera de la quebrada Chañaral Alto y la quebrada Paipote hubo precipitaciones mayores a 50 mm/24hr, pero con una pequeña dispersión espacial. Ese día, en la zona media de la cuenca del río Elqui, se registraron precipitaciones entre 10 y 30 mm/24hr. Mientras que en la cuenca de la quebrada Taltal no se registraron precipitaciones.

20 Figura 8. Distribución espacial de las precipitaciones para los días 24, 25 y 26 de marzo de Fuente: Elaboración Propia en base a datos IMERG.

21 3.2. DETERMINACIÓN DE LA LÍNEA DE NIEVE POSTERIOR AL EVENTO METEOROLÓGICO En la Figura 9 se muestra la cobertura de nieve producto del evento meteorológico ocurrido entre el 23 y 26 de marzo. Previo a este evento las cuencas se encontraban sin nieve. La figura muestra una imagen Modis en composición por lo que toda la cobertura en color cyan corresponde a nieve producto del evento. Figura 9. Cobertura de nieve el día 27 de marzo de Fuente: Imágenes MODIS.

22 En la Figura 10 se presenta la distribución de la altura de nieve para cada una de las cuencas analizadas. Como se puede apreciar, en la cuenca de Taltal la línea de nieve, es decir, la línea que une los puntos de menor altura donde hay presencia de nieve, se encuentra por sobre los m s.n.m. Mientras que en la cuenca de El Salado la línea de nieve se encuentra cerca de los m s.n.m. Las cuencas de Copiapó, Huasco y Elqui poseen una línea de nieve cercana a los m s.n.m. Figura 10. Diagrama de cajas y bigotes de la altura de la línea de nieve para el día 27/03/15 en cada una de las cuencas estudiadas. Fuente: Imágenes MODIS. En la Tabla 8 se presenta la superficie de las cuencas cubierta por nieve luego del evento de precipitaciones (día 27/03/2015). Como se aprecia en la citada figura, en las cuencas de la quebrada Taltal y río El Salado menos del 10% de la cuenca fue cubierta por nieve. Mientras que en las cuencas de los ríos Copiapó, Huasco y Elqui sobre un 30% de la cuenca se encuentra cubierta por nieve.

23 Cuenca Tabla 8. Superficie de las cuencas con cobertura de nieve el día 27/03/15 Superficie con nieve (km 2 ) Superficie sin nieve (km 2 ) Superficie Cuenca (km 2 ) Porcentaje cuenca con nieve (%) Taltal 185, , ,98 3,24 El Salado 548, , ,37 7,29 Copiapó 6.642, , ,07 35,51 Huasco 4.199, , ,19 42,80 Elqui 3.365, , ,43 34,26 Fuente: Imágenes MODIS y cuencas de la DGA. 4. CONCLUSIONES Las precipitaciones máximas diarias registradas por las estaciones meteorológicas analizadas fueron de 59 mm el día 25 de marzo, en las estaciones cercanas a El Salvador. Mientras que en las ciudades afectadas las precipitaciones máximas diarias no superaron los 40 mm. El día 24 de marzo las precipitaciones se concentraron principalmente en la parte alta de las cuencas de Taltal, Salado y Elqui; mientras que el 25 de marzo las precipitaciones se concentraron en la parte alta de las cuencas del Salado, Copiapó (principalmente en la subcuenca de la quebrada de Paipote) y en la zona media de la cuenca del río Elqui. Por otra parte, durante el 26 de marzo las precipitaciones se concentraron en la zona alta de la cuenca del río Copiapó, principalmente en las subcuencas de los ríos Pulido, Manflas y Jorquera. La línea de nieve en las cuencas de la quebrada Taltal y río Salado se encontraron por sobre los 3500 m s.n.m., lo que en superficie esto representa menos de un 10% de la cuenca. Mientras que en las cuencas de Copiapó, Huasco y Elqui la cobertura de nieve el día 27 de marzo fue superior a 30% del total de las cuencas. Solo en la cuenca del río Salado se han conseguido registros de una red de monitoreo pluviográfico que permite comprender la dinámica de la cuenca.

24 5. BIBLIOGRAFÍA CODELCO Informe evento meteorológico marzo Inédito. DGA Servicio de estaciones DGA en Tiempo Real. DMC Red de estaciones de la Dirección Meteorológica de Chile. CEAZA-Met Red de estaciones meteorológicas. Huffman, G NASA Global Precipitation Measurement (GPM) Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM. Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) Version 4.4. National Aeronautics and Space Administration. Rioseco, R. y Tesser, C Cartografía Interactiva de los climas de Chile [en línea]. Instituto de Geografía. Pontificia Universidad Católica de Chile. < [ ]. Mayo 29 de 2015