Analysis of the spatio-temporal variability of extreme precipitation events and their link with lightning activity in the Colombian Andean region

Colombia es un país que presenta una gran variabilidad y complejidad geográfica y ambiental, un laboratorio natural para entender muchos fenómenos hidrometeorológicos propios del trópico y regiones montañosas. El estudio de la distribución y espacial de los eventos extremos de precipitación y las descargas eléctricas atmosféricas tiene una gran relevancia en cuanto a la gestión del riesgo local, debido a que estos eventos pueden detonar grandes inundaciones, movimientos en masa, entre otros desastres, y riesgos tanto para infraestructuras como para la integridad física y la vida de las personas. El objetivo de esta investigación es comprender la variabilidad de los eventos extremos de lluvia en la región andina colombiana, identificando las zonas en donde hay mayor probabilidad de que estos eventos se ubiquen o se intensifiquen preferencialmente. Para lograr este objetivo, también se examina la variabilidad de las descargas eléctricas en la región y se examina su relación con las tormentas convectivas. Los análisis realizados con información de reflectividad de radar, registros de rayos provenientes de la red LINET, y modelos de elevación digital, sugieren que hay una fuerte relación entre la topografía, la ubicación de las mayores frecuencias de estos eventos y la densidad de rayos. A escala mensual, estas últimas dos variables muestran correspondencia con las épocas de máxima pluviosidad en la región (trimestres MAM y SON); y a escala horaria dependiendo de si es en el día hay mayores valores el Valle de Aburrá y hacia el Valle del Atrato, mientras que en las horas de la noche en el Valle del Magdalena. Después de haber abordado las características principales de la variabilidad espacio-temporal de los eventos extremos de precipitación, las descargas eléctricas y la relación entre ellos, se delinean algunas opciones para predecir y elaborar alertas sobre eventos de precipitación que presenten altas tasas de descargas eléctricas y por lo tanto, sean de carácter convectivo.Colombia is a country with great geographic and environmental variability and complexity, a natural laboratory for understanding many hydrometeorological phenomena typical of the tropics and mountainous regions. The study of the distribution and spatial distribution of extreme precipitation events and atmospheric electrical discharges is highly relevant in terms of local risk management, because these events can trigger large floods, mass movements, among other disasters, and risks both for infrastructures and for the physical integrity and life of people. The objective of this research is to understand the variability of extreme rainfall events in the Colombian Andean region, identifying the areas where there is a greater probability that these events are preferentially located or intensified. To achieve this goal, the variability of lightning in the region is also examined and its relationship to convective storms is examined. Analyzes made with radar reflectivity information, lightning logs from the LINET network, and digital elevation models suggest that there is a strong relationship between topography, the location of the highest frequencies of these events, and lightning density. On a monthly scale, these last two variables correspond to the times of maximum rainfall in the region (MAM and SON quarters); and on an hourly scale depending on whether it is in the daytime there are higher values in the Aburrá Valley and towards the Atrato Valley, while in the hours of the night in the Magdalena Valley. After having addressed the main characteristics of the spatial-temporal variability of extreme precipitation events, lightning strikes, and the relationship between them, some options are outlined to predict and prepare alerts on precipitation events that present high rates of lighting, and therefore, they are convective in nature.MaestríaMagíster en Ingeniería - Recursos Hidráulico