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Relaciones entre meteorología e hidrología

Angel Luis Aldana Valverde

Consultor OMM

Coordinador de PROHIMET (http://www.prohimet.org)

angel.l.aldana@prohimet.org

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Interdependencias

Constatación en el terreno

Hidrología Meteorología

Datos de entrada

Mejora en la relación entre peligro y vulnerabilidad o exposición

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Necesidades comunes

o  Datos de tiempo pasado y actual n  Campos de precipitaciones n  Campos de temperaturas n  Coberturas nivales n  Evapotranspiraciones n  Humedad del terreno

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Diferencias

o  Institucionales n  Coordinación servicios

o  Profesionales n  Formación académica

o  Operativas n  Características de cada servicio

o  Metodológicas y de aplicación

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Diferencias metodológicas y de aplicación

Hidrología Meteorología

Bases físicas

• No hay ecuaciones constitutivas. • Gran empirismo. • Formulaciones con validez condicionada por características físicas del lugar de aplicación y por tipo de evento

Formulaciones de base más generales.

Escala espacial • Los detalles del terreno pueden ser importantes • Decenas o cientos de metros

• Es posible trabajar con representaciones del terreno con poco detalle • Cientos o miles de metros

Extensión de los modelos Muy variable, desde los cientos de kilómetros a los miles de kilómetros

Pueden ser globales y generalmente de miles de kilómetros cuadrados

Parámetros fundamentales Hay que considerar la gran heterogeneidad del terreno en las tres dimensiones.

No tiene tanta dependencia de las características del terreno

Variables fundamentales y relevantes

Gran parte de las variables no pueden ser medidas directamente ni con precisión

Gran parte de las variables pueden ser medidas y observadas con precisión.

Tiempos de respuesta de los sistemas y horizontes temporales de previsión

Muy variables. Por naturaleza y necesidades de aplicación pueden ser de horas, días, semanas e incluso meses

Hay unos plazos claramente definidos y universales.

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Enlace entre meteorología e hidrología

HIRLAM

PAP-INM

RADAR

Fuente INM http://www.inm.es

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Estimación de precipitaciones: radar y pluviómetros

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Combinación de información

Fiabilidad = 0.5 Forma = 0.5

Método fiabilidad-forma de combinación de funciones.

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Previsión hidrológica SIN previsión de lluvias

Instante de previsión

Futuro (previsión hidrológica)

Pasado (período de simulación hidrológica)

H

Hipótesis de lluvia futura e

hidrogramas futuros

Hidrogramas resultantes

P

Q

t

Error asumible

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Previsión hidrológica CON previsión de lluvias

Instante de previsión

Futuro (previsión hidrológica)

Pasado (período de simulación hidrológica)

H sin

Hipótesis de lluvia futura

Hidrogramas resultantes

Previsión de lluvias

P

Q

t

Divergencia asumible

H con

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Previsión hidrológica CON previsión incierta de lluvias

Instante de previsión

Futuro (previsión hidrológica)

Pasado (período de simulación hidrológica)

Hipótesis de lluvia futura

Hidrogramas resultantes

Previsiones de lluvias con incertidumbre asociadas

P

Q

t

Divergencia asumible H sin

H con

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Previsión hidrológica CON previsión de lluvias

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

3000.0

3500.0

4000.0

4500.0

01  00:00 01  06:00 01  12:00 01  18:00 02  00:00 02  06:00 02  12:00 02  18:00 03  00:00 03  06:00 03  12:00

mm

m3/s

Previsiones  hidrológicas  con  y  sin  previsión  meteorológica

Q  P  max  sin  (m3/s) Q  P  max  con  (m3/s) Q  P  min  sin  (m3/s) Q  P  min  con  (m3/s) Q  calc  Pas  (m3/s)

P  max  sin  (mm): P  max  con  (mm): P  min  sin  (mm): P  min  con  (mm): P  (mm)

Horas  (futuro) Q  P  max  sin  (m3/s) Q  P  max  con  (m3/s) Q  P  min  sin  (m3/s) Q  P  min  con  (m3/s) Dif  sin Dif  con3 2334.0 2173.2 2013.4 2066.5 320.6 106.76 2745.2 1993.6 1248.9 1496.1 1496.2 497.412 3041.3 1998.9 966.9 1309.3 2074.5 689.6

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Limitaciones

o  Los modelos de predicción del tiempo no funcionan bien en escalas espaciales detalladas

o  Los errores son mayores en las dos primeras horas y menores a partir de la cuarta (general y aproximadamente)

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Previsión hidrológica CON previsión de lluvias. Volúmenes

P5, Q5: Prob(P>P5)= Prob (Q>Q5) = 5

P50, Q50: Prob(P>P50)= Prob (Q>Q50) = 50

P95, Q95: Prob(P>P95)= Prob (Q>Q95) = 95

Tiempo de respuesta < intervalo de salida de resultados del modelo meteorológico

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Tabla resumen de aplicación al caso español (2003)

Previsión de lluvia /

Plazo

Sin previsión específica

Inmediata Corto (hasta 4 días)

Medio (hasta 10 días)

Ejemplo de previsión

Hipótesis de futuro subjetiva.

Extrapolación radar

Modelos autoregresivos

Radar + satélite

HIRLAM (primeros intervalos)

Análogos

Resolución espacial - 2 km - 2 km 22 km 50 x 60 km

Resolución temporal - 0.5 horas Cualquiera 1 hora 3 horas 24 horas

Tiempo de previsión de lluvias

0 hasta 2 horas hasta 2 horas hasta 6 horas hasta 48 horas hasta 3 días

Tiempo de previsión de caudales

TP+D No hay previsión

Tiempo de previsión de volúmenes

TP+D TP

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Diferentes horizontes de previsión

Medio plazo (hasta 3 días)

Inmediata (1-2 horas)

Corto plazo (hasta 4-6 horas)

Previsión de lluvias

Sin previsión específica

Caudales/volúmenes previstos

Instante de previsión

Futuro (horizonte de previsión hidrológica)

Pasado (período de simulación hidrológica)

D D D P Q

t

Previsiones de caudales

Futuro (horizonte de previsión hidrológica)

Pasado (período de simulación hidrológica)

Instante de previsión

D D D P Q

t

Previsiones de volúmenes