CÁLCULO DE VARIABLES HIDROLÓGICAS CON EL MODELO WRF Y SU RELACIÓN CON LA TOPOGRAFÍA EN LAS REGIONES MONTAÑOSAS DE GUATEMALA

Abstract

La determinación de la variación espacial y temporal de la humedad del suelo es de vital importancia para el estudio, comprensión y manejo de procesos biofísicos que ocurren en la superficie de la tierra. La ciencia de comprender y predecir la variabilidad de la humedad del suelo es extremadamente desafiante y por tanto hace cada vez más difícil las estrategias de monitoreo de inundaciones y sequías (Jackson et al., 1999). En el presente trabajo se calcularon los mapas medios de variables hidrológicas como la escorrentía a nivel de superficie y subterránea, así como los mapas medios de humedad de suelo de las laderas de Guatemala, utilizando el modelo de Investigación y Predicción Meteorológica, Weather Research and Forecasting (WRF) en integración con el Modelo de superficie terrestre Noah_LSM (Hong et al., 2009). Se establecieron relaciones entre los valores obtenidos de dichas variables y las características de la topografía del terreno, mediante el uso de la herramienta estadística de las Funciones Empíricas Ortogonales (FEO) para dos casos de estudio, los periodos de tiempo en los cuales Guatemala se vio afectada por el Huracán Mitch de 1998 y el Huracán Stan de 2005. Entre los principales resultados se encontró que la humedad de suelo tiene una distribución espacial estrechamente relacionada con las características de la elevación del terreno y por tanto de la temperatura del suelo con valores de correlación superior a 0.61. No obstante a esto su distribución tiene gran relación con la escorrentía subterránea y en menor medida con la escorrentía superficial. Con las FEO se determinaron dos modos fundamentales de las relaciones entre las variables estudiadas para ambos casos de estudio, donde se pudo agrupar más del 77 % del comportamiento. Las relaciones principales se establecieron entre las topografía y la temperatura de suelo de forma inversa mostrando una covarianza de 0.97, así como entre la humedad de suelo y los escurrimientos, arrojando que el valor de la covarianza entre la escorrentía subterránea y la humedad del suelo es aproximadamente -0.44. Por tanto se concluyó que la acumulación de agua subterránea durante un tiempo determinado determina el valor de la humedad y que el periodo de natural de saturación del suelo juega un papel importante ya que los valores más altos de humedad de suelo se encontraron durante el Huracán Stan de 2005 aún cuando la precipitación que afectó el área de estudio fue inferior al Huracán Mitch de 1998, así como el número de días que lo afectó y por consiguiente los días de corrida del modelo, asumiendo que el suelo necesita un tiempo para saturarse y luego comenzar a escurrir que fue superado en el primer caso, lo cual no sucedió con el Huracán Stan con sólo 6 días de corrida.