Ciencias de la Atmósfera e Hidrósfera

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Análisis espacio-temporal de las precipitaciones y caudales durante los eventos El Niño (1982-83 y 1997-98) en la costa norte peruana
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2014) León Altuna, Karen Beatriz; Chávarri, Eduardo; Espinoza, Jhan Carlo
En la presente investigación se ha estudiado la variabilidad temporal y espacial de las precipitaciones a escala interanual (periodo 1963-2009) y, posteriormente, a una escala diaria durante los eventos El Niño de magnitud extraordinaria: 1982-1983 y 1997-1998, en las regiones de Tumbes y Piura. En primer lugar, se regionalizó la precipitación a partir del Método del Vector Regional (MVR) y se calcularon diez índices de precipitación, los cuales se relacionaron con diferentes tipos de El Niño, asociados a anomalías de temperatura superficial del mar en el Pacífico Ecuatorial Central (PC) y Pacífico Ecuatorial Este (PE). Como resultado se obtuvieron dos regiones climáticas: la región costera (menor a los 500 msnm) y la región andina (mayor a 1000 msnm), donde la precipitación se encuentra principalmente asociada al calentamiento del PE y enfriamiento del PC, respectivamente. Entre los 500 a 1000 msnm no se contó con estaciones meteorológicas. Posteriormente, mediante el Análisis de Componentes Principales se obtuvieron patrones diarios de precipitación, los cuales se relacionaron con los caudales y la circulación atmosférica durante los eventos El Niño 1982-83 y 1997-98. Los resultados del segundo modo de variabilidad mostraron dos regiones climáticas similares a las encontradas por el MVR en las que, durante los eventos El Niño, presentó un patrón espacial que opone los eventos de precipitación de ambas regiones. Asimismo, se identificó que la ocurrencia de lluvias intensas durante eventos extremos El Niño se produce durante anomalías de vientos del oeste que provocan la aproximación de la actividad convectiva (desde 140°W) hacia la costa norte peruana (80°W). Este desplazamiento es mucho más rápido durante el evento El Niño 1982-83. Estos patrones son importantes para explicar las causas de las precipitaciones extremas durante El Niño en la costa norte peruana.
Palabras clave:Precipitación Circulación atmosférica Corriente El Niño
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Caracterización de la dinámica oceánica de la costa peruana bajo diferentes escenarios de esfuerzo de vientos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Ticse De la Torre, Katerine Elsy; Montes Torres, Ivonne; Fashe Raymundo, Octavio
La dinámica oceánica de la costa peruana se mantiene gracias a la configuración espaciotemporal del esfuerzo de vientos, que genera y modula procesos físicos importantes como el afloramiento costero. El presente trabajo realiza un análisis de sensibilidad asociado al aumento o disminución del esfuerzo de vientos a fin de analizar los cambios en la estructura de la columna de agua frente a la costa peruana, específicamente a la región comprendida entre los 6°S a 15°S y 75°W a 85°W. Para ello, se emplea un modelo numérico del Océano llamado ROMS (Regional Ocean Modelling System) que resuelve las ecuaciones que describen el movimiento del océano, generando como resultado datos numéricos. Las ecuaciones son resueltas usando condiciones iniciales (estado inicial del océano), de frontera (condiciones de los bordes en contacto con el océano) y forzantes superficiales (radiación solar, flujos de calor y agua fresca, vientos); las cuales son obtenidas a partir de mediciones in situ, datos satelitales y datos numéricos provenientes de modelos de circulación general. Para la presente tesis, se analizan tres escenarios numéricos basados en un experimento climatológico desarrollado para el Pacífico Tropical Este (RSoda), que consiste en modificar el esfuerzo del viento utilizado en RSoda para debilitarlo (Experimento llamado Rsoda_Qmin), intensificarlo (Experimento llamado Rsoda_Qmax) o multiplicarlo (Experimento llamado RSoda_Q5). La resolución horizontal (12km), resolución vertical (32 niveles sigma), las condiciones de frontera, las condiciones iniciales y los flujos de calor y agua fresca de las simulaciones numéricas desarrolladas y analizadas para esta tesis (RSoda_Qmin, RSoda_Qmax, RSoda_Q5) mantienen las características de la simulación original (Rsoda). Las simulaciones fueron corridas por 9 años climatológicos, teniendo salidas promediadas cada 3 días. Los resultados muestran que la columna de agua sobre los ~550m de profundidad es la capa más afectada por las variaciones del esfuerzo del viento. Respecto a la circulación oceánica, la corriente subsuperficial de Perú-Chile (PCUC) muestra una relación directa al esfuerzo del viento; presentó un debilitamiento (intensificación) de la velocidad de la corriente acompañada de mayor (menor) extensión longitudinal bajo un escenario de debilitamiento (intensificación) del esfuerzo de vientos. La variable más estable es la salinidad, debido a que los experimentos numéricos no contemplan variaciones en los flujos de calor y agua fresca. Además, la actividad de los remolinos exhibe cambios en su identificación (tipo de giro: ciclónico y anticiclónico) aunque no son drásticos en comparación con las características de los remolinos (Radio, Amplitud, Densidad de Energía (EI) e Índice de Actividad de remolino (EAI)); siendo el cambio más extremo en la EAI debido a la variación de energía cinética asociada.
Palabras clave:Oceanografía Interacción océano-atmósfera Vientos
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Caracterización de la evapotranspiración en los cultivos alrededor del observatorio de Huancayo usando la técnica Eddy Covariance
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Callañaupa Gutierrez, Stephany Magaly; Huamán, Amasifuen
La evapotranspiración tiene un rol relevante para programas de riego en cultivos y balance hídrico, sin embargo, estudios sobre la evapotranspiración en el Perú son escasos. En este estudio se analizó la evapotranspiración estimada por el método de “eddy covariance”, que utiliza 2 variables: las fluctuaciones de alta frecuencia de vapor de agua y la velocidad vertical del viento de alta frecuencia durante el mes de julio del 2015 y el mes de julio del 2016. Estas variables son medidas por el Higrómetro de Krypton y el anemómetro sónico, que están instalados en la torre de flujo del observatorio de Huancayo (TF). La evapotranspiración acumulada del mes de julio del 2015 fue de 16.96 mm con un promedio de 0.55 mm/día, mientras que en el mes de julio del 2016 (8julio-31 julio) tiene una evapotranspiración acumulada de 11.12 mm con un promedio diario de 0.44 mm/día. Además, se usaron regresiones lineales con la finalidad de evaluar la relación de las variables meteorológicas con la evapotranspiración. Teniendo como resultado que la radiación solar es la variable meteorológica que tiene una mayor relación con la evapotranspiración en el Observatorio de Huancayo, con un coeficiente de determinación de 􀜴􀬶=0.9 y 􀜴􀬶=0.7 a nivel horario y diario respectivamente. Asimismo, se validó las ecuaciones empíricas de evapotranspiración de Penman-Monteith, Priestley-Taylor y Hargreaves. Teniendo como resultados que la ecuación de Hargreaves es la ecuación empírica que se ajusta mejor a los datos observados. Por último fue usado los datos de flujos de calor latente y calor sensible por la torre de flujo como variables de entrada para resolver la ecuación de balance de energía.
Palabras clave:Evotranspiración Eddy covariance Torre de flujo
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Caracterización de sequías en la cuenca Puyango-Tumbes en base a los índices de flujo base y precipitación estandarizada
(Universidad Nacional de Cajamarca, 2017) Ortiz Vásquez, Rubén Omar; Ortiz Vera, Santos Oswaldo; Morera Julca, Sergio Byron
La demanda creciente de agua ha hecho que los problemas de sequías requieran una mayor atención, y la cuenca Puyango-Tumbes no está alejado de estos problemas. El primer paso para promover y brindar soluciones, debe ser la caracterización de sequías, para incentivar y servir como plan base para el desarrollo de proyectos. Las sequías se caracterizan mediante el uso de múltiples parámetros climatológicos e hidrológicos que permitan establecer relaciones entre ellos, como son el índice de flujo base (BFI) y de precipitación estandarizada (SPI). En la presente investigación se calculó el BFI en base al uso de 04 técnicas de separación de caudal base, 01 del tipo gráfico (UKIH) y 03 del tipo de filtros digitales tomando como parámetro de filtro, la constante de recesión. Para obtención de este parámetro se llevó a cabo un análisis de la recesión en base a la curva de persistencia y al número de días de recesión. Asimismo de la curva de persistencia se estableció un límite bajo el cual se suscitarán las sequías y se procedió a la caracterización de sequías hidrológicas. Para el cálculo del SPI se usó un registro histórico de 29 estaciones meteorológicas, y después de la regionalización de las precipitaciones se procedió a completar los vacíos de las series históricas, haciendo uso del vector regional. Se aplicó el SPI con ventanas que se traslapan de 03, 06, 09 y 12 meses en cada una de las estaciones. Los análisis revelan que la cuenca sufrió de un rango de sequias moderadas a extremas, las cuales son contrastadas mediante la caracterización del BFI.
Palabras clave:Sequía Precipitación Cuencas sedimentarias
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Caracterización de tormentas en el valle del Mantaro mediante sensoramiento remoto
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013) Chávez Jara, Steven Paul; Takahashi, Ken
En este estudio se caracterizó las tormentas en el Valle del Mantaro con información de sensoramiento remoto. En particular, se utilizaron los datos de la versión 6 del radar de precipitación (PR) a bordo del satélite TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission), específicamente los productos 2A23 y 2A25, los cuales son una estimación directa de la distribución tridimensional de la lluvia, sin depender de mediciones de nubosidad. Entre otras cosas, estos datos nos permiten conocer el tipo de lluvia, la altura de la tormenta, y un estimado de la lluvia en la superficie. Debido a que la distribución del tamaño de gotas (Drop size distribution, DSD) es un factor determinante en el algoritmo del PR 2A25, para la validación del algoritmo en la región andina se utilizó la técnica del papel de filtro (Rinehart, 1997) y se determinó la DSD en los andes centrales, a partir de ella, se obtuvo los parámetros a y b de la relación R=aZb entre reflectividad de radar (Z) y razón de lluvia (R), los que se compararon con los utilizados en el algoritmo del producto 2A25 encontrándose una buena correspondencia. Como parte de la caracterización espacial de las tormentas se determinó la extensión horizontal de ellas encontrándose que la mayoría de las tormentas tienen una extensión entre 25km2 y 100km2. Además se determinó la intensidad de la lluvia para tormentas de distinta extensión. En cuanto a la dimensión vertical, se analizó si existe una relación uno a uno entre la altura de la tormenta y la lluvia, pero cuando se contrastó la altura de la tormenta con la lluvia estimada en la superficie, se verificó que dicha hipótesis no es válida. Por otro lado, se calculó la temperatura de brillo a partir de las imágenes GOES en el canal infrarrojo 4 a partir de la cual se estimó la altura del tope de las nubes. Se contrastó la temperatura de brillo (GOES) con la lluvia estimada en la superficie (PR TRMM) y no se encontró una relación uno a uno. Se comparó la altura del tope de las nubes calculada de las imágenes GOES con la altura de las tormentas (PR TRMM) y se encontró casos en los cuales la altura de la nube es menor que la altura de la tormenta, esto revelaría una limitación del sensor del GOES el cual recibe la radiación infrarroja de una zona que puede estar solo parcialmente nublada, lo cual llevaría a obtener valores de temperatura de brillo que no representan la altura real de las nubes en esa zona. Finalmente en los casos de estudio se ha analizado la estructura vertical y la extensión horizontal de dos eventos que presentan lluvias intensas pero temperaturas de brillo muy distintas. Además en un tercer caso de estudio se ha analizado una tormenta convectiva, donde la atención se centro en un pixel convectivo con poca lluvia en la superficie, encontrándose para ese pixel una estructura vertical distinta que la observada en los casos anteriores.
Palabras clave:Precipitación Tormentas de lluvia Valle del río Mantaro
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Caracterización física de heladas radiativas en el valle del Mantaro
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2013) Saavedra Huanca, Miguel; Lagos Enríquez, Pablo; Takahashi, Ken; Trasmonte Soto, Grace Liliam
El objetivo de este trabajo de investigación es caracterizar las heladas radiativas que ocurren en el valle del Mantaro mediante el análisis de datos observados y registrados mediante estaciones meteorológicas y de datos de satélite. Para ello se realizaron dos trabajos de campo dentro del observatorio de Huancayo del Instituto Geofísico del Perú. Para la obtención de los datos se instalaron termómetros, geotermómetros y un pirgeómetro; con estos se obtuvieron las temperaturas del aire cercana a la superficie, de la temperatura del suelo hasta los 50 cm de profundidad y cantidad de radiación de onda larga que incide sobre la superficie de la tierra (LW↓). Posteriormente se utilizaron un modelo numérico de transferencia radiativa (SBDART) y un modelo numérico de difusión de calor. El primero de ellos se utilizó para determinar la influencia de la humedad, temperatura y nubosidad de la atmósfera sobre LW↓; el segundo fue elaborado usando las ecuaciones de básicas de balance de energía y de difusión de calor, mediante este modelo se determina la sensibilidad de diferentes factores tales como LW↓, humedad, emisividad, temperatura inicial, etc. Adicionalmente también se validaron algunos modelos empíricos usado para determinar LW↓, para esto se usaron las diferentes funciones en las que por lo general interviene la temperatura de caseta y el vapor de agua ademas de algunas constantes. Finalmente se determina que el factor mas importante que modula la temperatura en la superficie es LW↓, el cual es más influenciada por la humedad del aire en la capa límite y la nubosidad presente. De los modelos empíricos, el modelo de Brunt y Brutsaert son los que mejor estiman la radiación cuando la atmósfera no presenta nubes estratocumulus.
Palabras clave:Heladas Heladas radiativas Valle del río Mantaro
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Caracterización temporal del espesor óptico de aerosoles y su relación con las infecciones respiratorias agudas, Huachac - Chupaca 2015-2017
(Universidad Nacional del Centro del Perú, 2020) Gonzales Pérez, María Violeta; Silva Vidal, Yamina; Estevan, René
Los aerosoles son partículas sólidas o líquidas en suspensión, que residen en la atmósfera durante varias horas, la propiedad óptica de los aerosoles como el Espesor Óptico (EOA) es una medida de la dispersión y absorción de luz visible por las partículas presentes en una columna vertical de la atmósfera, siendo útil para efectos de analizar la calidad del aire, porque es un valor proporcional a la concentración de partículas atmosféricas y que junto con el Exponente de Ångström (α), permite deducir el tipo de aerosoles presentes en la atmósfera. Se caracterizó la variación diurna, mensual, estacional y tipos de aerosoles, con datos registrados por el fotómetro CIMEL 318T de la red AERONET, Estación IGP- Huancayo, nivel 2.0, λ = 440 nm, en el período comprendido entre marzo de 2015 a diciembre de 2017, demostrando que los meses comprendidos en la época poco lluviosa (julio, agosto, septiembre, octubre y noviembre), presentan mayor presencia de aerosoles tipo BIO. Las infecciones respiratorias agudas (IRAs), constituyen un variado grupo de enfermedades provocadas por diversos agentes causales (virus y bacterias) que afectan al sistema respiratorio, existiendo factores de riesgo como la contaminación ambiental. El objetivo de esta investigación fue determinar la relación entre el EOA e IRAs, y de acuerdo a la Correlación de Pearson como prueba de hipótesis hay una probabilidad de error del 20.8 % de no existir relación entre estas dos variables y usando como medida de correlación nos indica que la relación entre estas dos variables es baja, mostrando que los casos de IRAs estarían más relacionadas a otros factores de riesgo como la climática.
Palabras clave:Aerosoles Espesor óptico de aerosoles (EOA)Exponente de Ångström (α)
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Circulación atmosférica asociada a los veranillos en el valle del río Mantaro
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2011) Sulca Jota, Juan Carlos; Lagos Enríquez, Pablo; Silva Vidal, Yamina
El presente estudio tiene por finalidad mostrar que un veranillo en el valle del Mantaro, es un fenómeno de escala regional lo que permitiría generar pronósticos de estos eventos con días de anticipación, con lo cual se reducirían los impactos negativos, principalmente en la agricultura de la zona, que se ven afectados por estos eventos. Un veranillo, se define como un evento de ausencia de lluvias por varios días consecutivos durante el pico de la estación de lluvias (enero a marzo). Para el valle del río Mantaro, se ha definido como un evento de veranillo, cuando el 60% de las estaciones utilizadas (5 en total) presentan lluvias inferiores a 0,3 mm/día por más de 7 días consecutivos. Así mismo, se han definido las categorías de intensidad en base a su duración: moderado si el evento dura de 7 a 10 días, intenso si dura de 11 a 15 días y sequía meteorológica si dura más de 15 días consecutivos. Para el periodo 1950 al 2010, utilizando los datos de la estación de Huayao, se identificaron 36 veranillos con una duración mínima de 7 días y 15 días como máximo, cuya duración promedio es de 8,5 días consecutivos con lluvias ínfimas o cero milímetros. El 94,4 % de los veranillos son moderados y el 5,6 % restante son intensos, siendo el mes de marzo donde se registran con mayor frecuencia (50 % del total). Se ha encontrado que un veranillo en el valle del río Mantaro, se caracteriza por presentar un patrón robusto de anomalías negativas de lluvias (analizado con datos del CMAP) y complementado con un patrón robusto de anomalías positivas de radiación de onda larga (más de 12 W/m2 ) sobre los Andes centrales peruanos (zona de estudio), estas anomalías forman parte de un déficit de lluvias generalizada sobre el continente sudamericano, lo que indicaría que estos eventos tienen una escala regional. Los datos de Reanalysis del NCEP y ERA 40, a 200hPa (aproximadamente 12 km de altura) muestran un patrón robusto de anomalías de vientos del Oeste sobre los Andes centrales peruanos, conservándose este patrón en los diferentes periodos analizados durante los años 1950-2010. Estas anomalías observadas en los niveles altos son causadas por un debilitamiento generalizado del sistema de vientos en este nivel, probablemente asociado a la disminución de la actividad convectiva sobre el continente sudamericano durante estos eventos. En los niveles bajos y medios se observa discrepancias sobre la parte continental de América del Sur, el Reanalysis del NCEP-NCAR presenta anomalías del Este significativos, mientras que el ERA40 presenta anomalías de vientos del Oeste no significativos mostrando la disminución de los vientos del Este. Por el contrario, se observa el predominio de anomalías de vientos del Oeste sobre el Atlántico ecuatorial lo que verifica la disminución de los vientos del Este en estos niveles durante estos eventos. Por último, el esquema de convección de Emanuel del modelo climático regional RegCM3 es el que mejor simula la variabilidad diaria de las variables meteorológicas en diferentes niveles de presión durante los 2 veranillos ocurridos en el valle del río Mantaro en el año 2007.
Palabras clave:Pronósticos meteorológicos Ausencia de lluvias Modelos climáticos
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Comparación de los métodos regresión multivariada adaptativa utilizando splines (MARS) y redes neuronales artificiales backpropagation (RNAB) para el pronóstico de lluvias y temperaturas en la Cuenca del río Mantaro
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2009) Latínez Sotomayor, Karen Alexandra; Menacho, César; Chávez, Raúl
Muchas actividades agrícolas dependen significativamente de la precipitación y la temperatura, afectando la producción y productividad de los cultivos. La cuenca del río Mantaro, (Junín-Perú), está expuesta a una alta variabilidad climática debido a su ubicación y características geográficas. Además, son escasos los trabajos de investigación sobre la elaboración y utilización de pronósticos climáticos para aprovecharlos en la agricultura, por ello esta investigación se plantea ampliar el conocimeinto al respecto. Se utilizaron datos de las estaciones de Huayao, Santa Ana, Jaula y Viques, y una vez que estos datos fueron revisados y se eliminaron los valores atípicos extremos se procedió a su análisis con las técnicas: Regresión Multivariada Adaptativa utilizando Splines (MARS) y las Redes Neuronales Artificiales Backpropagation (RNAB). Las redes neuronales utilizada para el análisis consta de 17 nodos en el caso de las precipitaciones y 15 para las temperaturas tanto mínimas como máximas. Las variables explicativas que se utilizaron en este estudio son variables globales provenientes de información secundaria, siendo recomendable que para próximos estudios se revise la calidad de esas variables. Los inputs utilizados tienen un desfase de tres meses (lag=3). Los resultados mostraron que los pronósticos obtenidos al utilizar el modelo MARS tienen menor error que los obtenidos con las RNAB, a excepción de la variable Temperatura Máxima de Huayao en donde la RNAB resultó con menos errores que el modelo MARS.
Palabras clave:Redes neuronales Pronóstico Precipitación
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Cuantificación de lluvias usando el radar perfilador de banda Ka MIRA 35C
(Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión, 2018) Valdivia Prado, Jairo Michael; Mendoza Nieto, Eroncio
En el presente trabajo se desarrolla un algoritmo para estimación de la lluvia a partir de datos del radar perfilador de nubes y precipitación, ubicado en el Laboratorio de Microfísica Atmosférica y Radiación – LAMAR en el Observatorio de Huancayo del Instituto Geofísico del Perú. Métodos: El algoritmo usa los datos del espectro Doppler (valores de potencia y velocidad) para calcular la distribución de tamaño de gotas de lluvia y en función de ésta se calculan los diferentes parámetros microfísicos. La intensidad de lluvia estimada es evaluada usando datos del pluviómetro de la estación meteorológica para un periodo de cinco meses. Resultados: El algoritmo es capaz de brindarnos información de la distribución del tamaño de gotas, el contenido de agua líquida y la intensidad de lluvia. Se encontró una sobrestimación de 12%, con errores de ±1.3 mm en acumulados horarios, los cuales se compensan en periodos de tiempo prolongados. Conclusiones: Estos resultados sugieren que la técnica es adecuada para estudios que involucren la cuantificación de lluvias, como algoritmos satelitales de estimación de precipitación.
Palabras clave:Lluvia Precipitación Radar de banda Ka
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Dinámica de la producción de sedimentos en la cuenca del río Santa
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2010) Morera Julca, Sergio Byron; Chávarri Velarde, Eduardo Abraham
La erosión y la dinámica de la producción de sedimentos en los Andes occidentales peruanos son aun desconocidos. El presente estudio se desarrollo dentro del marco del proyecto HiBAm en convenio con la UNALM y el proyecto especial Chavimochic que monitorea la cuenca media y alta del río Santa (±10000 km2), cuya base de datos hidrosedimentologica es confiable (1999-2009); el área de estudio tiene como principal problema la elevada concentración de sedimentos en suspensión. Entender la dinámica de la producción de sedimentos conllevo un análisis de la variabilidad espacio-temporal que es compleja debido al escenario físico-climático y al uso del agua: poblacional, hidroeléctrico, minas y agricultura en el trayecto del río Santa. Después de una crítica de la base de datos se obtuvo la disponibilidad de estos, luego mediante cuatro metodologías se completó los datos faltantes. Para la estación Condorcerrro (479 msnm) se produce una media anual de 15.1x106 t de sedimentos en suspensión y 4.16 km3 de caudal líquido, del total de la producción de sedimentos anual ±85% es descargado en época de lluvias, ±13% en transición y solo ± 2% en estiaje, dichos valores cambian para los caudales líquidos en 60.3%, 26.2% y 13.5% respectivamente. La presencia de eventos ENOS no generan patrones característicos, pero se resalta la alta y muy compleja variabilidad anual en la producción de sedimentos. El principal aportante de sedimentos es el río Tablachaca (±3130, km2) con 58% y solo el 20.6% del caudal líquido; mientras que la cuenca media y alta del cauce principal del río Santa aporta el resto de ambas cantidades. Se observa las altas tasas de erosión en la cuenca del río Tablachaca con 2205 t.año-1.km-2 y para la cuenca media y alta del cauce principal de río Santa de 779 t.año-1.km-2 . Finalmente la variabilidad espacial muestra un alto contraste de erosión influenciada por la litología que está directamente relacionada con la actividad minera, altas pendientes y la cobertura vegetal escaza y estacional, además de la variabilidad climática especialmente las precipitaciones.
Palabras clave:Erosión del suelo Hidrología Cuencas hidrográficas
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Estimación de concentración de lluvia diaria y eventos hidrológicos extremos en cuencas andino-amazónicas empleando precipitación basada en satélites
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2017) Zubieta Barragán, Ricardo; Espinoza, Jhan Carlo
La precipitación concentrada durante varios días tienen un alto potencial para ocasionar erosión del suelo, deslizamientos, inestabilidad de taludes e inundaciones. En la última década, las cuencas andino-amazónicas han sido frecuentemente afectadas por eventos hidrológicos extremos tales como las intensas sequías en 2005 y 2010 e inundaciones en 2009, 2012 y 2014. Los datos de precipitación estimada por satélite empleados para la estimación de concentración de lluvia diaria pueden ser fuente alternativa en regiones donde la disponibilidad de datos de lluvia es limitada. Además, estos datos pueden ser utilizados como entrada a modelos hidrológicos distribuidos para la comprensión y evaluación de eventos hidrológicos extremos. La aplicación de estos datos satelitales en estudios hidrológicos y climáticos requiere una estricta evaluación para su uso en sistemas de previsión de eventos extremos. En este trabajo, conjuntos de precipitación estimado a partir de satélite son evaluados con respecto a datos observados (pluviómetros) en la cuenca amazónica peruana y ecuatoriana. Hasta cinco productos de precipitación deducidos de datos satelitales (TMPA V7, TMPART, CMORPH , PERSIANN y GPM-IMERG) se utilizaron como datos forzantes para la estimación del índice de concentración (IC) de lluvia diaria y simulaciones de caudales diarios usando el modelo hidrológico distribuido de grandes cuencas (MGB – IPH). Se emplearon datos de caudales diarios de hasta 20 estaciones hidrométricas provenientes del observatorio SNO-HYBAM. Los hallazgos de esta tesis sugieren que las estimaciones de precipitación de CMORPH y TMPA V7 son más fiables que los proporcionados por TRMM RT o PERSIANN en la reproducción de la variabilidad temporal de los IC. Por otro lado, los resultados de la modelización hidrológica tambien indican la utilidad de datos TMPA RT para estimar los caudales observados en regiones andino-amazónicas (cuenca del río Ucayali, en el sur de la cuenca amazónica de Perú y Ecuador). Así, la estimación de caudales empleando TMPA RT (NS - 0.82) es ligeramente mejor que con otros datos satelitales tales como TMPA V7 y GPM-IMERG (NS - 0.78).
Palabras clave:Precipitación Eventos extremos Caudales
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Estimación del efecto del cambio climático en la precipitación en la costa norte del Perú usando simulaciones de modelos climáticos globales
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2014) Ramos Jauregui, Lucero Yakelyn; Menacho Casimiro, Ever; Takahashi, Ken
La Costa Norte del Perú caracterizada como una zona árida puede llegar a sufrir de intensas precipitaciones debido al calentamiento del mar durante los eventos El Niño. Se conoce que existe una relación no-lineal entre la temperatura superficial del mar (TSM) y la precipitación en los trópicos: para que ocurra precipitación convectiva es necesario que la TSM exceda un valor crítico, de manera que el aire pueda ascender y romper la capa de inversión térmica que controla la estabilidad atmosférica e impide la formación de tormentas. Se espera que este valor crítico aumente bajo escenarios de cambio climático debido al calentamiento de la atmosfera tropical. La generación actual de modelos climáticos proyectan aumento en la lluvia promedio en la costa norte pero estos modelos presentan grandes sesgos positivos de la TSM y precipitaciones en la costa de Sudamérica. Considerando la relación no lineal de la precipitación y temperatura, es probable que estos sesgos sobreestimen la estimación de los cambios futuros de la precipitación en esta región. Para evitar los errores sistemáticos de los modelos, proponemos un modelo empírico que relaciona la precipitación y la TSM mensual observada en la costa norte del Perú. En este modelo, la precipitación incrementa linealmente con la TSM sobre la Temperatura Crítica (Tcrit) y es cero bajo esta. El modelo empírico reproduce bien los resultados de la mayoría de los GCM y cuando se evitan los sesgos correspondientes, se encuentra que el cambio de precipitación futuro varía en un rango de entre 0 y 60% en los últimos cincuenta años del siglo XXI. Esto se traduce en un incremento de 22mm en Tumbes y 8mm en Piura.
Palabras clave:Temperatura umbral Meteorología Atmósfera
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Estudio de la precipitación usando el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) en la cuenca del río Mantaro
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2017) García Rosales, Alan Jesús; Menacho Casimiro, Ever; Silva Vidal, Yamina
La presente investigación se enfoca en estudiar la precipitación usando el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) en la cuenca del río Mantaro. Para ello se realizó simulaciones con una configuración control sobre la cuenca del río del Mantaro realizadas para los meses de febrero del periodo 2000 al 2012, mediante el anidamiento de los dominios de 27 y 9km, además se realizaron 5 simulaciones experimentales para el febrero del 2002 aplicando diferentes parametrizaciones físicas con tres dominios anidados (27, 9 y 3km), y estableciendo las condiciones iniciales y de frontera proporcionada con los datos de reanálisis del National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Final Analyses (FNL). Para la validación se usaron datos observados de 27 estaciones meteorológicas de la cuenca, así como los productos 3B42 y 2A25 del satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Por otro lado, las simulaciones experimentales se evaluaron en base al control y utilizando los datos observados y estimados mencionados anteriormente. Los resultados indicaron que el modelo tiende a sobreestimar la precipitación media (mm/día) en 3 veces con respecto al TRMM 2A25 y en el doble a lo observado, además la variabilidad interanual simulada logró reproducir los años secos 2005 y 2007 (SPI ≤ -0.5), y el año húmedo 2002 (SPI ≥ 0.5). Así mismo, el modelo tuvo una buena reproducción de la distribución de precipitación acumulada (mm/mes) en los cortes transversales, mostrando menor precipitación sobre los valles y mayor sobre las montañas, comportamiento que corresponde a lo observado, así como una buena reproducción del ciclo diurno de precipitación con un retraso (lag) de una hora al pico de acuerdo a lo observado (18hr), a pesar de haberse obtenido resultados desfavorables en la validación. También se cambió la configuración del modelo para obtener mejores resultados, demostrando que el cambio del esquema de microfísica Thompson por el Lin (Purdue) resultó ser el más adecuado para la simulación de precipitación sobre la cuenca. Finalmente estos resultados nos indican que se requieren de más datos observados, para tener mayores referencias en el análisis de las simulaciones, así como realizar nuevos experimentos para seguir mejorando la configuración del modelo para las zonas alto andinas.
Palabras clave:Precipitación Estaciones meteorológicas Radar meteorológico
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Estudio de las tormentas convectivas a través de observación instrumental y modelado numérico en los Andes Centrales del Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Villalobos Puma, Elver Edmundo; Martínez Castro, Daniel; Kumar, Shailendra; Silva Vidal, Yamina
La agricultura local en los Andes Centrales del Perú es sensible a episodios extremos, por ejemplo, la precipitación intensa asociada a tormentas convectivas perjudican los sembríos por el exceso de agua, mientras que los granizos rompen las hojas de los cultivos cuando alcanzan el suelo. Aquí se estudió la distribución espacial y la estructura vertical de las tormentas convectivas mediante el método del análisis complejo. El área de estudio se fraccionó en 4 sub-áreas (3 áreas sobre los Andes y una que comprende la transición Andes-Amazonía), en los cuales se realizó la estadística de la reflectividad, la intensidad de lluvia y los parámetros microfísicos, determinados usando los sensores del PR-TRMM, el núcleo GPM, y el modelo WRF. Como resultado se tiene que en las regiones de los Andes ocurren sistemas de nubes convectivas más profundas que en la región de transición Andes-Amazonía. De modo que la diferencia del promedio vertical de la reflectividad presenta alrededor de 5dBZ entre Andes y Amazonía-Andes. El ciclo diurno de la lluvia es diferente entre las regiones de Andes y Amazonía-Andes. En promedio llueve en los intervalos 13-23 horas local y 18-6 horas local respectivamente. Los porcentajes de ocurrencia de precipitación convectiva y estratiforme en áreas de los Andes están en proporción 30% y 70% respectivamente y sus contribuciones relativas a la lluvia acumulada son equivalentes, en cambio en la transición Amazonía-Andes los porcentajes de ocurrencia son 31% y 69% y sus contribuciones acumulativas a la lluvia son 53% y 47% respectivamente. Se concluye que la precipitación convectiva en las sub-áreas de los Andes dependen fundamentalmente del mecanismo de forzamiento orográfico que fortalece el crecimiento de los hidrometeoros por encima del nivel de congelación entre 6 y 12km de altura y propicia mayor acumulado de lluvia.
Palabras clave:Reflectividad Radar de precipitación Lluvia convectiva
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Estudio de tendencias en la región F sobre Jicamarca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-02) Rojas Villalba, Enrique Luis Alfonso; Milla, Marco
Alrededor de 30 años atrás, algunos estudios de tendencias a largo plazo basados en modelos numéricos, postularon que debido al aumento de la concentración de ciertos gases de efecto invernadero, se produciría un enfriamiento y encogimiento de la región F de la ionósfera (Roble, 1989). A pesar de múltiples intentos de corroborar estas predicciones, hasta ahora no hay evidencia suficiente apoyando esta conjetura. La razón para esto no es la falta de mediciones ni la estimación de tendencias, que es relativamente sencilla de efectuar, sino, la determinación correcta de las incertidumbres estadísticas en éste análisis. Para verificar esta predicción, se ha realizado un estudio de la altura de la densidad máxima de la región F utilizando los datos producidos por la ionosonda del Radio Observatorio de Jicamarca. Las mediciones se extienden desde 1993 hasta 2012. En este trabajo, primero se discutirá el criterio utilizado para armar las series de tiempo a partir de los datos obtenidos, para luego presentar el procedimiento aplicado para determinar la tendencia en el región F, que es similar al usado por Ulich (1997). Además se discutirá la precisión de este estimado, siguiendo la técnica propuesta por Weatherhead (1998), que considera posibles correlaciones en la serie de tiempo.
Palabras clave:Ionósfera Alta atmósfera Telecomunicaciones
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Estudio del ciclo hidrológico de la cuenca amazónica mediante el uso de sensoramiento remoto: análisis de evapotranspiración
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2014) Segura Cajachagua, Hans Mikhail
La evapotranspiración tiene un rol relevante en el cálculo del balance hídrico: sin embargo. estudios sobre la evapotranspiración en la cuenca Amazónica (CA) son escasos. En este trabajo se analizó la evapotranspiración a escala puntual y espacial. En el primer análisis se utilizaron datos de evapotranspiración de torres de flujo (TF) del proyecto LBA. La evapotranspiración calculada con las ecuaciones de Penman-Monteith y Priestley-Taylor (usando datos meteorológicos de las TF). El producto de evapotranspiración satelital MOD 16 y el modelo GLEAM. Los resultados de este análisis mostraron que la evapotranspiración está influenciada por la radiación neta, el tipo de vegetación y el contenido de agua en el suelo. Debido a estas características MOD 16 y GLEAM no representan adecuadamente la evapotranspiración en bosques amazónicos ya que toman datos de Reanálisis como variables meteorológicas de entrada para sus algoritmos. Sin embargo la ecuación de Priestley-Taylor tiene una adecuada representación de la evapotranspiración teniendo un R2 mayor a 0.5 en estos ecosistemas. Además, la ecuación Penman-Monteith sobrestima la evapotranspiración mientras que Priestley Taylor la subestima. En el análisis espacial se calculó la evapotranspiración usando un balance de agua con los datos de precipitación (TRMM) contenido de agua en el suelo (GRACE) y caudales (ORE-HYBAM) para nueve sub-cuencas amazónicas. Los resultados mostraron que la CA tiene una evapotranspiración promedio de 3.48 mm d -1. Las sub-cuencas con mayor evapotranspiración son Xingú, Madeira Baja y Tapajós ubicadas al Sur de la CA, y las sub-cuencas con menor evapotranspiración son Marañón, Ucayali y Rio Negro (< 2 mm d-1). Los valores bajos de evapotranspiración en Marañón y Ucayali podrían estar afectados por la presencia de los Andes, los cuales incrementan la escorrentía y disminuyen la evapotranspiración. Finalmente concluimos que los datos del TRMM y GRACE son útiles para estudios en el balance hídrico en las sub-cuencas amazónicas.
Palabras clave:Evapotranspiración Cuenca amazónica Balance de energía
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Estudio experimental del transporte de sedimentos en suspensión y fondo y comparación con fórmulas empíricas en los ríos Puyango-Tumbes y Zarumilla
(Universidad Nacional Agraria La Molina, 2015) Quincho Olazábal, Janet Brígida; Morera Julca, Sergio Byron; Apaclla Nalvarte, Ricardo
El objetivo principal de esta tesis fue cuantificar el transporte de sedimentos de fondo y en suspensión mediante datos observados y compararlos con los estimados a partir de fórmulas empíricas en los ríos Puyango-Tumbes (PT) y Zarumilla (ZA). Para ello, mediante el Proyecto Manglares de Tumbes durante el 2013-2014 por primera vez en el Perú se estableció una metodología de monitoreo de sedimento de fondo mediante la combinación de un equipo (Helley-Smith) y el uso del ADCP (Perfilador de Corriente Acústico Doppler). Los sedimentos en suspensión ya venían siendo monitoreados por el observatorio HYBAM a partir del año 2004, para este estudio en particular se utilizó una nueva estrategia de muestreo de sedimento en suspensión. En la cuenca PT, se obtuvo un gasto sólido total igual a 1.6 millones de toneladas anuales (340 t.km-2.año-1), de los cuales el 98 por ciento se transporta en suspensión y un 2 por ciento en fondo. Para la cuenca ZA, se obtuvo un gasto sólido total igual a 0.1 millones de toneladas anuales (136 t.km-2.año-1), de los cuales el 75 por ciento se transportan en suspensión y un 25 por ciento en fondo. Los resultados muestran la alta variabilidad de la dinámica del transporte de sedimentos en cuencas geográficamente cercanas pero con características hidráulicas diferentes (granulometría de lecho móvil, velocidad del flujo, pendiente, extensión y factor de forma). Por otro lado, se comparó los resultados del transporte de sedimento de fondo con estimados a partir de ecuaciones empíricas, todas las fórmulas empíricas muestran un alto rango de sobreestimación con un mejor ajuste de la fórmula de Yalin. Sin embargo, esto se limita a un rango de caudales monitoreados durante el 2013-2014 comprendidos entre 50 a 600 m3/s y de 1 a 50 m3/s para el río PT y ZA respectivamente.
Palabras clave:Sedimento de fondo Sedimento en suspensión Gasto sólido total
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Estudio numérico y observacional de la dinámica de viento Paracas, asociado al transporte eólico hacia el océano frente a la costa de Ica - Perú
(Universidad Peruana Cayetano Heredia, 2013) Quijano Vargas, Julio Jesús; Takahashi, Ken; Dewitte, Boris
El Viento Paracas (VP), es una tormenta de arena y polvo que ocurre en el departamento de Ica. Según Escobar (1993), la máxima ocurrencia se da entre Julio y Setiembre entre las 12:00 y 17:00 horas, con velocidades superficiales 17 m/s aproximadamente, sin embargo, se desconoce sobre los mecanismos que gatillan el VP. Esta investigación utiliza simulación numérica y datos de una campaña observacional para estudiar eventos específicos, los días 7 y 8 de setiembre 2011. Los resultados sugieren que la zona comprendida en 15S-20S en 75W es una región clave en donde el gradiente de presión a nivel del mar se intensifica horas antes de iniciar el fenómeno, este factor regional sería el responsable de intensificar el viento por la madrugada del día del evento. La topografía local juega un rol muy importante al alterar la magnitud del viento localmente, el viento costero se debilita a barlovento y se acelera a sotavento de un obstáculo topográfico. Este mecanismo local puede canalizar el flujo de escala regional lo suficientemente cerca al suelo para generar turbulencia local. Esta turbulencia se pudo cuantificar mediante el cálculo de la velocidad de fricción el cual debió exceder de 0.72m/s para dar inicio al VP. La simulación numérica subestimó este valor umbral así que se optó por corregirlo, para luego estimar las potenciales fuentes de polvo y calcular sus trayectorias. Se realizaron experimentos numéricos que comprobaron la hipótesis planteada, la cantidad de radiación de onda corta que llega al suelo es importante para alcanzar el valor de fricción umbral requerido y generar un VP.
Palabras clave:Tormentas de viento Tormentas zonales Tormentas de arena
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Evaluación de las versiones del modelo climático CFS para el pronóstico estacional de anomalías de la temperatura superficial del mar en el Pacífico Ecuatorial
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Reupo Vélez, Jorge Antonio; Lagos Enríquez, Pablo; Takahashi, Ken
En esta investigación se evalúa e interpreta la predicción de las Anomalías de la Temperatura Superficial del Mar (ATSM) frente a la costa de Sudamérica asociada al fenómeno El Niño-Oscilación del Sur (ENOS), se analizaron los resultados de las dos interpretaciones del modelo climático acoplado (océano - tierra - atmósfera) CLIMATE FORECAST SYSTEM (CFS) del organismo National Centers for Enviromental Prediction (NCEP) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de los EEUU. La primera versión del modelo hace el pronóstico hasta 9 leads (meses) a futuro y se toma para el estudio los pronósticos para el periodo de los años 1982-2009 para la región Niño 1+2; la segunda versión del modelo hace el pronóstico hasta 10 leads (meses) a futuro y se toma el periodo 1983-2010 para la misma región. Los mayores coeficientes de correlación entre los pronósticos del CFSv1 (versión 1) y los datos observados se dieron entre los meses Mayo-Diciembre con un valor entre 0.65 y 0.9. Estos valores son mayores hacia los últimos meses del año y disminuyen a manera que se incrementan el tiempo de pronósticos; los mayores coeficientes de correlación para el CFSv2 (versión2) se observa entre los meses abril-mayo y octubre-enero; como un primer resultado se observa que los coeficientes de correlación de CFSv2 son menores que los coeficientes que CFSv1. Se realiza también el mismo procedimiento y análisis de los pronósticos de anomalías de TSM para las regiones Niño 3, Niño 3.4 y Niño4; de la misma manera para el estudio en tres periodos del CFSv1 abarcando los siguientes a˜nos 1982-1990, 1991-2000, 2001-2009, y para el CFSv2 los años 1983-1990, 1991-2000, 2001-2010. Las correlaciones fueron buenas para los primeros dos periodos, pero en el último periodo se observaron bajos niveles de correlación para la región Niño 1+2 en las 2 predicciones del CFS, donde los niveles de correlación incluso fueron en algunos meses negativos. Se sugiere que esto ultimo se debe a cambios decadales en el clima del Pacífico que ha llevado en una predominancia de eventos “El Niño Modoki”. El CFS también hace pronósticos de otras variables y/o indicadores, entre ellos se utilizo el Contenido de Calor en el Océano (CCO), Profundidad de la Isoterma de 15 ◦C (PI15◦C) y Nivel Medio del Mar (NMM) como posibles predictores de cambios en el océano Pacifico, los resultados de estas variables indicaron que no son mejores que la TSM modelada por el mismo modelo. La importancia de este trabajo es la utilidad para un eventual pronóstico de un evento Ni˜no en el OP, en especial el monitoreo de la región Niño 1+2.
Palabras clave:El Niño Modoki Modelos climáticos Temperatura del océano