Análisis hidroclimático en condiciones no estacionarias utilizando el marco teórico de Budyko: el caso del páramo de Costa Rica

Abstract

La gestión del recurso hídrico en los trópicos se ha visto recientemente desafiada por la variabilidad del clima y los cambios no controlados en el uso de la tierra y sus impactos en las complejas interacciones entre la vegetación, el suelo y la atmósfera. Una herramienta útil para predecir la disponibilidad promedio anual de agua en función del índice aridez (o el cociente entre evapotranspiración potencial, Ep y la precipitación, P) es el marco teórico de Budyko. Sin embargo, una limitante importante de este marco teórico es que está restringido a espacios hidroclimáticos que están en condiciones estables (entradaagua=salidaagua, o sistemas cerrados). Es por ello por lo que el marco teórico de Budyko no permite predecir la disponibilidad de agua cuando existen cambios mensuales o estacionales en la disponibilidad del agua (e.g., cambios en el almacenamiento de agua en el suelo o cambios climáticos de corto plazo). Este trabajo se enfoca en el análisis de la disponibilidad de agua en el páramo de Costa Rica con una resolución temporal y estacional, utilizando una nueva formulación del marco teórico de Budyko, la cual incorpora condiciones dinámicas sub anuales en el cálculo de la disponibilidad de agua. Al aplicar esta nueva formulación a un ecosistema tropical climáticamente sensible, los resultados obtenidos demuestran la necesidad de incorporar la cantidad de agua adicional disponible en la cuenca (además del agua suministrada a través de P) que contribuye a la evapotranspiración real.

Water resource management in the tropics has recently been challenged by climate variability and uncontrolled changes in land use and their impacts on the complex interactions between vegetation, soil and atmosphere. A useful tool to predict the average annual water availability as a function of the aridity index (or the ratio between potential evapotranspiration, Ep, and precipitation, P) is Budyko's theoretical framework. However, an important limitation of this theoretical framework is that it is restricted to hydroclimatic spaces that are in stable conditions (water inlet = water outlet, or closed systems). This is why Budyko's theoretical framework does not allow predicting water availability when there are monthly or seasonal changes in water availability (e.g., changes in soil water storage or short-term climate changes). This work focuses on the analysis of water availability in the Costa Rican páramo with a temporal and seasonal resolution, using a new formulation of Budyko's theoretical framework, which incorporates sub-annual dynamic conditions in the calculation of water availability. . By applying this new formulation to a climatically sensitive tropical ecosystem, the results obtained demonstrate the need to incorporate the amount of additional water available in the basin (in addition to the water supplied through P) that contributes to the actual evapotranspiration.