Pedro Rau

[ES] Las cuencas de la vertiente del Pacífico peruano solo se benefician del 2% del total de agua dulce disponible a nivel nacional mientras concentran casi el 50% de la población del país. Es probable que esta situación genere una grave escasez de agua y también constituya un obstáculo para el desarrollo económico. Las fluctuaciones de la escorrentía de las cuencas en respuesta a la variabilidad climática y/o las actividades humanas se pueden reflejar en eventos extremos, que representan una preocupación grave (como inundaciones, erosión, sequías). Para documentar este tema crucial para Perú, presentamos aquí un análisis profundo de la variabilidad de los recursos hídricos de esta región, explorando los vínculos entre esta variabilidad y la presión climática y/o antropogénica. Primero presentamos un análisis detallado de la variabilidad hidroclimatológica a escala de tiempo anual y a escala de cuenca durante el período 1970-2008. Además de corroborar la influencia de los eventos extremos de El Niño sobre la precipitación y la escorrentía en las cuencas septentrionales, se encontró un calentamiento medio de 0.2°C por década en todas las cuencas. Además, se encontraron valores más altos de temperatura y evapotranspiración potencial y real en las latitudes septentrionales. Elegimos aplicar el modelo Budyko-Zhang que caracteriza el ciclo del agua como una función del clima, lo que permite la identificación de cuencas con una influencia climática y antropogénica significativa en el balance hídrico. La metodología de Budyko-Zhang reveló que 11 de 26 cuencas iniciales se caracterizan por una baja disparidad en el balance hídrico relacionada con una menor influencia climática y antropogénica. Estas 11 cuencas fueron seleccionadas para identificar a las cuencas con cambios contrastantes en su comportamiento hidroclimático utilizando las trayectorias de Budyko. Nuestro análisis revela además que las respuestas hidrológicas de seis cuencas pueden caracterizarse por una alta sensibilidad a la variabilidad climática y los cambios en el uso de la tierra.

[EN] Peruvian Pacific drainage catchments only benefit from 2% of the total national available freshwater while they concentrate almost 50% of the population of the country. This situation is likely to lead a severe water scarcity and also constitutes an obstacle to economic development. Catchment runoff fluctuations in response to climate variability and/or human activities can be reflected in extreme events, representing a serious concern (like floods, erosion, droughts) in the study area. To document this crucial issue for Peru, we present here an insightful analysis of the water quantity resource variability of this region, exploring the links between this variability and climate and/or anthropogenic pressure. We first present a detailed analysis of the hydroclimatologic variability at annual timescale and at basin scale over the 1970–2008 period. In addition to corroborating the influence of extreme El Niño events over precipitation and runoff in northern catchments, a mean warming of 0.2 °C per decade over all catchments was found. Also, higher values of temperature and potential and actual evapotranspiration were found over northern latitudes. We chose to apply the Budyko-Zhang framework that characterizes the water cycle as a function of climate only, allowing the identification of catchments with significant climatic and anthropogenic influence on water balance. The Budyko-Zhang methodology revealed that 11 out of 26 initial catchments are characterized by low water balance disparity related to minor climatic and anthropogenic influence. These 11 catchments were suitable for identifying catchments with contrasting change in their hydroclimatic behavior using the Budyko trajectories. Our analysis further reveals that six hydrological catchment responses can be characterized by high sensitivity to climate variability and land use changes.

The relationship between El Niño Southern Oscillation (ENSO) and precipitation along the Peruvian Pacific coast is investigated over 1964–2011 on the basis of a variety of indices accounting for the different types of El Niño events and atmospheric and oceanographic manifestations of the interannual variability in the tropical Pacific. We show the existence of fluctuations in the ENSO/precipitation relationship at decadal timescales that are associated with the ENSO property changes over the recent decades. Several indices are considered in order to discriminate the influence of the two types of El Niño, namely, the eastern Pacific El Niño and the central Pacific El Niño, as well as the influence of large-scale atmospheric variability associated to the Madden and Julian Oscillation, and of regional oceanic conditions.Three main periods are identified that correspond to the interleave periods between the main climatic transitions over 1964–2011, i.e. the shifts of the 1970s and the 2000s, over which ENSO experiences significant changes in its characteristics. We show that the relationship between ENSO and precipitation along the western coast of Peru has experienced significant decadal change. Whereas El Niño events before 2000 lead to increased precipitation, in the 2000s, ENSO is associated to drier conditions. This is due to the change in the main ENSO pattern after 2000 that is associated to cooler oceanic conditions off Peru during warm events (i.e. central Pacific El Niño). Our analysis also indicates that the two extreme El Niño events of 1982/1983 and 1997/1998 have overshadowed actual trends in the relationship between interannual variability in the tropical Pacific and precipitation along the coast of Peru. Overall, our study stresses on the complexity of the hydrological cycle on the western side of the Andes with regard to its relationship with the interannual to decadal variability in the tropical Pacific. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.

In an attempt to estimate the spatial and temporal behaviour of rainfall over the mountainous areas of the Peruvian Andes, a new in situ monthly rainfall dataset has been collected (1998–2007) and compared with Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) 3B43 monthly precipitation data for regions located above 3000 m. The reliability of the TRMM 3B43 data varies depending on the root mean squared error ratio (%RMSE) and correlation coefficient. Because of the discrepancy between the two datasets, the use of additive and multiplicative correction models is proposed for the TRMM 3B43 data. In the Peruvian mountain ranges, these correction models better approximate TRMM rainfall monthly values, as already verified for annual values. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Se presenta una evaluación del análisis hidrológico del drenaje pluvial correspondientes a dos obras viales urbanas: un paso a desnivel o "bypass" en la ciudad de Lima y un cruce de calles en la ciudad de Tarma, Perú. Los cuales presentan problemas de acumulación de agua frecuente ante eventos de tormenta. Se analizan escenarios de cambio climático, los incrementos de caudales y volúmenes al año 2050 y se muestra la versatilidad del empleo de una herramienta computacional en el lenguaje R. A su vez, se plantean algunas propuestas de solución en el marco del drenaje urbano sostenible.

El presente artículo representa una revisión y un complemento de la literatura existente, así como una motivación para el estudio de las zonas áridas en un contexto ingenieril y de solución de problemas comunes en hidrología e hidráulica. Se plantean las recomendaciones y criterios para el análisis hidrológico en este tipo de regiones, que no han sido suficientemente estudiadas, sabiendo que la mayor parte de la normativa internacional y local se basan en teorías y experimentaciones en regiones húmedas. Se proponen métodos actuales para el tratamiento de información hidrometeorológica escasa y la predicción de caudales en cuencas sin medición, a través de casos aplicados a la vertiente del Pacífico peruano.

La vertiente del Pacífico peruano solo se beneficia del 2% del total del agua superficial disponible a nivel nacional, mientras concentra casi el 50% de la población del país. Las fluctuaciones de caudales en las numerosas cuencas de esta región en respuesta a la variabilidad climática y/o las actividades humanas se pueden reflejar en eventos extremos (inundaciones, erosión y sequías). Para documentar este tema crucial en Perú, presentamos aquí un análisis cuantitativo de la variabilidad del balance hídrico de esta región, explorando enlaces entre esta variabilidad y el clima y/o presión antrópica. Primero presentamos un análisis detallado de la variabilidad hidroclimática a escala de tiempo anual y a escala de cuenca hidrográfica durante el período 1970-2008. Además de corroborar la influencia de eventos El Niño extremos sobre la precipitación y los caudales en las cuencas septentrionales, se obtuvo un calentamiento medio de 0.2 °C por década en todas las cuencas. Se aplicó la relación de Budyko-Zhang que caracteriza el ciclo del agua como función única del clima, lo que permite la identificación de cuencas con significativa influencia climática y antrópica en el balance de agua. Esta metodología reveló que 11 de las 26 cuencas analizadas, se caracterizan por una baja disparidad en el balance de agua relacionada con una menor influencia climática y antrópica, lo cual fue verificado con un menor cambio en la cobertura del suelo mediante el uso de la teledetección.

La relación entre El Niño Oscilación del Sur (ENOS) y la precipitación a lo largo de la vertiente del Pacífico del Perú es estudiada durante el periodo de 1964 a 2011 sobre la base del empleo de un producto regionalizado de 9 regiones homogéneas de precipitación y de la utilización de 3 índices ENOS principales. Estos índices representan los dos tipos  diferentes de eventos El Niño (El Niño del Pacífico Este y El Niño del  Pacífico Central) y las manifestaciones atmosféricas como la influencia de la variabilidad atmosférica a gran escala asociadas a la Oscilación  Madden y Julian (MJO).
Se muestra la existencia de fluctuaciones en la relación ENOS/precipitación en escalas de tiempo decenales que están asociados a los cambios en las propiedades del ENOS a lo largo de las últimas décadas. Tres períodos principales son identificados, los cuales corresponden a los períodos  intercalados entre los principales saltos climáticos de los años 1970s y 2000s y en donde el ENOS experimenta cambios significativos en sus características. Mientras que los eventos El Niño antes del año 2000 presentan una correlación positiva con las precipitaciones, después del 2000, presentan una correlación negativa y los eventos El Niño están asociados en general a un déficit en la precipitación.

El presente trabajo tiene el objetivo académico de difundir los resultados de dos investigaciones relacionadas a la influencia del Fenómeno El Niño (ENOS) sobre las precipitaciones en territorio peruano! Estos analisis se basan en el empleo de diversos #ndices capaces de interpretar la variabilidad de este fenómeno oceanico-atmosférico incluyendo la perspectiva clasica, los nuevos enfoques relacionados al cambio climatico y las metodologias recientes para el analisis de series no estacionarias. Se enfatizan los eventos de precipitación que acontecen en la costa de Norte a Centro y se muestran los resultados para otras regiones del Peru. Se identifican las limitaciones que representa la complejidad del estudio del ENOS y se recomiendan los indices representativos para su aplicación en la diversidad de estudios multidisciplinarios y proyectos de ingenieria.

Stream flow estimation and prediction are very important tools for water resources management, however many
watersheds are ungauged or have incomplete records for precipitation and discharges, especially in small watersheds at
daily level. This work exposes a methodology which contemplates the use of TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
daily precipitation data in its current version 3B42V7 over small watersheds located in Northern Coast of Peru, a region
with strong climate variability. This dataset was corrected with in-situ data and evaluated into the GR4J lumped model.
TRMM correction was based on the wavelet transform, a multi-resolution technique with wavelet and entropy analysis, in
function of in-situ precipitation, because of the advantages of this methodology for non-stationary series and a better
statistical approximation for point-to-grid downscaling methodologies. This procedure retains the main features of the
original signal as the in-situ daily data from which is reconstructed the TRMM as a corrected data. The calibration
parameters of GR4J model show a temporal and spatial low variation, allowing its extension and use over incomplete
periods or ungauged nearby small watersheds. Finally, stream flows generated with original TRMM present sub
estimations with respect to in-situ records in the order of 5% of RMSE at daily level. The corrected TRMM improved this
estimation between simulated and in-situ stream flows with 1.5% of RMSE which suggest that TRMM data can be used
without correction in some watersheds depending of climate condition and other factors like elevation, but in the highlands
it is necessary to correct TRMM data to improve the application of the GR4J model. These results encourage its use over
small watersheds.