Hydroclimatic variability in the Sinú river basin 1981-2020

ilustraciones, diagramas, mapasEl estudio de la variabilidad hidroclimática, la evaluación del impacto hidrológico causado por el hombre y la determinación de la vulnerabilidad hídrica de los sistemas humanos es de gran importancia en el actual contexto de cambio climático; el diseño e implementación de estrategias de adaptación o mitigación debe partir del estudio de las variables que pueden verse afectadas, tales como la precipitación (P) y el caudal (Q). En este trabajo se estudia la variabilidad del régimen hidroclimático en una de las cuencas principales de la región Caribe de Colombia, la cuenca del río Sinú, la cual ha estado sometida a un fuerte proceso de intervención relacionado con los cambios de cobertura y uso del suelo, y la construcción y operación del embalse de Urrá. Se utilizaron los registros de 46 estaciones pluviométricas y 16 estaciones de caudal con al menos 10 años de información y cuyos datos están total o parcialmente en el intervalo 1981-2020. Además, se usó la base de datos CHIRPS que brinda información espacial del campo de lluvia y tiene total cubrimiento de la zona de estudio. El proceso metodológico consistió en la aplicación de métodos estadísticos apropiados para caracterizar las variables, analizar su variabilidad, detectar posibles tendencias y evaluar la influencia del ENSO; entre los métodos aplicados tenemos: análisis de varianza (ANOVA), prueba de Mann-Kendall modificada, correlaciones cruzadas y el método DMCA. Se evaluó el impacto causado por el embalse utilizando los métodos IHA, EFC y las métricas de ecodéficit y ecosurplus. Finalmente, se llevó a cabo un análisis de la vulnerabilidad hidrológica de la generación hidroeléctrica aplicando dos indicadores cuantitativos y algunas pruebas de hipótesis. Los resultados mostraron que el ENSO altera el ciclo anual de las variables hidroclimáticas, con reducciones durante El Niño y aumentos durante La Niña, los cuales se sienten con mayor intensidad durante los primeros meses del año. Además, es capaz de: 1) liderar las anomalías hidroclimáticas del Alto Sinú con rezagos de hasta seis meses, 2) provocar alteraciones en el tiempo de respuesta de la cuenca (Tr) y 3) reducir los aportes hídricos al embalse de Urrá durante su fase cálida, lo que causa una disminución de la generación de energía. El embalse de Urrá ha generado impactos sobre diversos aspectos del régimen hidrológico; sus impactos no son estacionarios, sino que cambian a través del tiempo y a lo largo del río. En cuanto a las tendencias de la lluvia, se encontró una disminución significativa y generalizada de las precipitaciones en el mes de febrero, así como un aumento del déficit hídrico en los últimos años. Es necesario diseñar y aplicar nuevos indicadores para evaluar la vulnerabilidad hidroclimática de la producción hidroeléctrica. (Texto tomado de la fuente)In the current context of climate change, the study of hydroclimatic variability, the evaluation of the human induced hydrological impact and the determination of the water vulnerability of human systems is of great importance. The design and implementation of adaptation or mitigation strategies must start from the study of variables that may be affected, such as precipitation (P) and flow (Q). This work studies the variability of the hydroclimatic regime in one of the main basins of the Caribbean region of Colombia, the Sinú river basin, which has been subjected to a strong intervention process related to changes in land cover and use, and the construction and operation of the Urrá reservoir. The records of 46 pluviometric stations and 16 flow stations with at least 10 years of information and whose data are totally or partially in the 1981-2020 interval were used. In addition, the CHIRPS database was used, which provides spatial information on the precipitation field and has full coverage of the study area. The methodological process consisted of the application of appropriate statistical methods to characterize the variables, analyze their variability, detect possible trends, and evaluate the influence of ENSO; among the methods applied were analysis of variance (ANOVA), modified Mann-Kendall test, cross-correlations analysis and the DMCA method. The impact caused by the reservoir was evaluated using the IHA and EFC methods and the ecodeficit and ecosurplus metrics. Finally, an analysis of the hydrological vulnerability of hydropower generation was carried out by applying two quantitative indicators and some hypothesis tests. The results showed that ENSO alters the annual cycle of hydroclimatic variables, with reductions during El Niño and increases during La Niña, which are felt with greater intensity during the first months of the year. In addition, it is capable of: 1) leading the hydroclimatic anomalies of the Alto Sinú subwatershed with lags of up to six months, 2) causing alterations in the catchment's response time (Tr), and 3) reducing water contributions to the Urrá reservoir during its warm phase, which causes a decrease in energy generation. The Urrá reservoir has generated impacts on various aspects of the hydrological regime; its impacts are not stationary but change over time and along the river. Regarding rainfall trends, a significant and generalized decrease trend in precipitation was found in the month of February, as well as an increasing in water deficit in recent years. It is necessary to design and apply new indicators to evaluate the hydroclimatic vulnerability of hydroelectric production.MaestríaMagíster en Ingeniería - Recursos HidráulicosÁrea Curricular de Medio Ambient