Regionalización de la precipitación, su agresividad y concentración en la cuenca del río Guayas, Ecuador

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Mercy Lucila Ilbay
Ricardo Zubieta Barragán
Waldo Lavado-Casimiro

Resumen

La agresividad de la lluvia contribuye a la erosividad del suelo en regiones de alta montaña, y por tal a la sedimentación en la parte baja de la cuenca. La reducción de incertidumbre acerca de la agresividad de la lluvia en regiones costeras y andinas contribuye a la formulación de medidas de mitigación que contribuyan a la reducción de erosión y pérdida de nutrientes. Este estudio presenta un análisis espacial y temporal de la agresividad climática en la cuenca del río Guayas ubicada en la costa y Andes ecuatoriales. Se seleccionó datos mensuales registrados de 30 estaciones pluviométricas para el periodo de 1968-2014. Se determinó zonas homogéneas de precipitación mediante el método k-means. Los resultados indicaron dos regiones homogeneas predominantes, la primera ubicada al oeste en la zona costera y andina (85.2% del área de la Cuenca), con un índice de agresividad alto y muy alto, mientras que la distribución de la precipitación en la segunda región (Alta montaña) resultó de muy baja a baja agresividad. La mayor agresividad potencial de la lluvia le corresponde una mayor acumulación de precipitación promedio anual, lo que indica una alta influencia estacional de las lluvias, i.e, una mayor cantidad de lluvia puede precipitar en un número reducido de meses consecutivos.  Los valores de concentración revelan una gradiente regional en dirección este-oeste, que va de moderadamente a fuertemente estacional. El análisis de tendencias de la concentración de lluvia mensual no muestra cambios significativos en el periodo de estudio. No obstante, nuestros hallazgos explican el porqué la región oeste y sur de la cuenca del río Guayas está expuesta a problemas de sedimentación en la parte baja, producto de la capacidad erosiva de la lluvia en la parte alta y media de la cuenca.

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Referencias

Angulo-Martínez, M., López-Vicente, M., Vicente-Serrano, S.M., Beguería, S. (2009) Mapping rainfall erosivity at a regional scale, a comparison of interpolation methods inthe Ebro Basin (NE Spain). Hydrol. Earth Syst. Sci. 13:1907–1920. Disponible en: https://bit.ly/33ucq9c

Arnoldus, H. (1978) An approximation of the rainfall factor in the Universal Soil Loss Equation. In: M. De Boodst and D. Gabriels, eds. Assessment of erosion. Chichester, England: John Wiley and Sons, Inc.

Ballari, D., Giraldo, R., Campozano, L., Samaniego, E. (2018) Spatial functional data analysis for regionalizing precipitation seasonality and intensity in a sparsely monitored region: Unveiling the spatio-temporal dependencies of precipitation in Ecuador. International Journal of Climatology, 38, 3337–3354. Disponible en: https://bit.ly/33ECBKG

Barrera-Crespo, P.D., Mosselman, E., Giardino, A., Becker, A., Ottevanger, W., Nabi, M., Arias Hidalgo, M. (2018) Sediment budget analysis of the Guayas River using a process-basedmodel. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss. 1–21. Disponible en: https://bit.ly/2Z0vixd

Bendix, A. and Bendix, J. (2006) Heavy rainfall episodes in Ecuador during El Niño events and associated regional atmospheric circulation and SST patterns, Adv. Geosci., 6, 43-49,. Disponible en: https://bit.ly/2H3ejjB

Besteiro, S.I., Delgado, M.I. (2011) Evaluación de la agresividad de las precipitaciones en la cuenca del Arroyo El Pescado, provincia de Buenos Aires En: Revista de la Facultad de Agronomía, La Plata 110, 82-90. Online: https://bit.ly/2MJ7Fnj.

Buckalew, J.O., Scott, L., James, M., Reed, P., US Army Corps of Engineers (USACE). (1998) Water Resources Assessment of Ecuador.

Brunet- Moret, Y. (1979). Homogénéisation des precipitation, in Cahiers ORSTOM.Serie Hydrologie. 16(3-4), 147-170.

Cadier, E., Rossel, F., Sémiond, H., Gomez, G. (1996) Las inundaciones en la zona costera ecuatoriana: mecanismos responsables, obras de proteccion existentes y previstas. INESEQ 28.

Corporación Andina de Fomento. (1998) El Fenómeno El Niño 1997-1998. Memorias, Retos y Soluciones. Volumen IV. Ecuador. pp. 72-73.

Castelan-Vega, R., Tamariz Flores, V., Linares Fleites, G., Cruz Montalvo, A. (2015) Agresividad de las precipitaciones en la subcuenca del río San Marcos, Puebla, México. Investigaciones Geográficas 83. Disponible en: https://bit.ly/33wqKxU

Daly, C., Smith, J.W., Smith, J.I., McKane, R.B. (2007) High-Resolution Spatial Modeling of Daily Weather Elements for a Catchment in the Oregon Cascade Mountains, United States. Journal of Applied Meteorology and Climatology 46, 1565–1586. Disponible en: https://bit.ly/31xma0K

Damanik-Ambarita, M.N., Lock, K., Boets, P., Everaert, G., Nguyen, T.H.T., Forio, M.A.E., Musonge, P.L.S., Suhareva, N., Bennetsen, E., Landuyt, D., Dominguez-Granda, L., Goethals, P.L.M. (2016) Ecological water quality analysis of the Guayas river basin (Ecuador) based on macroinvertebrates indices. Limnologica 57, 27–59. Disponible en: https://bit.ly/2GZuoa4

De Luis, M., González-Hidalgo, J.C., Brunetti, M., Longares, L.A. (2011) Precipitation concentration changes in Spain 1946–2005. Natural Hazards and Earth System Science 11, 1259–1265. Disponible en: https://bit.ly/2H2MNTn

Egas, R. (1985) Ecuador, inundaciones 1982 – 1983 en la Cuenca baja del Guayas: Procesos de organizacion de los campesinos para hacer frente al desastre, Sri Lanka. Desastres Naturales y Sociedad en America Latina, in J. Hardoy, et al. (eds), Grupo Editora Latinoamericana.

Espinoza-Villar, J.C., Ronchail, J., Guyot, J.L., Cochonneau, G., Naziano, F., Lavado, W., De Oliveira, E., Pombosa, R., Vauchel, P. (2009) Spatio-temporal rainfall variability in the Amazon basin countries (Brazil, Peru, Bolivia, Colombia, and Ecuador). International Journal of Climatology 29, 1574–1594. Disponible en: https://bit.ly/2KFWLuT

Ezenwaji, E., Nzoiwu, C., Chima, G. (2017) Analysis of Precipitation Concentration Index (PCI) for Awka Urban Area, Nigeria. Hydrology: Current Research 08. Disponible en: https://bit.ly/2TpXBjo

Foresti, L. and Pozdnoukhov, A. (2012) Exploration of alpine orographic precipitation patterns with radar image processing and clustering techniques: Exploration of alpine orographic precipitation patterns. Meteorological Applications 19, 407–419. Disponible en: https://bit.ly/2yT7lt1

Fournier, F. (1960) Climat et erosion; la relation entre l’erosion du sol par l’eau et les precipitations atmospheriques. Paris: Presses universitaires de France.

Fries, A., Rollenbeck, R., Bayer, F., Gonzalez, V., Oñate-Valivieso, F., Peters, T., Bendix, J. (2014) Catchment precipitation processes in the San Francisco valley in southern Ecuador: combined approach using high-resolution radar images and in situ observations. Meteorology and Atmospheric Physics 126, 13–29. Disponible en: https://bit.ly/2yXkPnL

García-Barrón, L., Morales, J., Sousa, A. (2018) A new methodology for estimating rainfall aggressiveness risk based on daily rainfall records for multi-decennial periods. Science of The Total Environment 615, 564–571. Disponible en: https://bit.ly/2TuZAmz

Gobierno Provincial del Guayas. (2018) Estudio de impacto ambiental del proyecto “dragado de la II fase y disposición de los sedimentos de los alrededores del islote el palmar en la provincia del Guayas considerando como sitios de depósito "Isabel Ana, lotización "El Tejar", "Caracoles" y Terrenos particulares" del cantón Durán”

Gobierno Provincial del Guayas. (2016) Plan Provincial de Riego y Drenaje del Guayas. Gaceta oficial del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial del Guayas. Año 1: Guayaquil, 6 de enero 2016 - No. 90

Gocic, M., Trajkovic, S. (2013) Analysis of changes in meteorological variables using Mann-Kendall and Sen’s slope estimator statistical tests in Serbia. Global and Planetary Change 100, 172–182. Disponible en: https://bit.ly/31xnCjI

Golian, S., Saghafian, B., Sheshangosht, S., Ghalkhani, H. (2010) Comparison of classification and clustering methods in spatial rainfall pattern recognition at Northern Iran. Theoretical and Applied Climatology 102, 319–329. Disponible en: https://bit.ly/2Z3lP8p

Gómez-Latorre, D. (2015) Regionalización de patrones de precipitación para periodos multianuales secos y humedos en el Altiplano Cundiboyacense. Disponible en: https://bit.ly/2yQVZG6

Goovaerts, P. (1997) Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Applied Geostatistics Series. xiv 483 pp. New York, Oxford: Oxford University Press. Price £46.95 (hard covers). ISBN 0 19 511538 4.,” Geological Magazine. Cambridge University Press, 135(6), pp. 819–842.

Gregori, E., Andrenelli, M.C., Zorn, G. (2006) Assessment and classification of climatic aggressiveness with regard to slope instability phenomena connected to hydrological and morphological processes. Journal of Hydrology 329, 489–499. Disponible en: https://bit.ly/2Ku5IZy

Güçlü, Y.S. (2018) Multiple ?en-innovative trend analyses and partial Mann-Kendall test. Journal of Hydrology 566, 685–704. Disponible en: https://bit.ly/2YZQb7U

Hastenrath, S. (1997) Annual cycle of upper air circulation and convective activity over the tropical Americas. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 102, 4267–4274. Disponible en: https://bit.ly/2YKhZS8

Hermida, L., López, L., Merino, A., Berthet, C., García-Ortega, E., Sánchez, J.L., Dessens, J. (2015) Hailfall in southwest France: Relationship with precipitation, trends and wavelet analysis. Atmospheric Research 156, 174–188. Disponible en https://bit.ly/33wDXH1

Hernando, D., Romana, M.G. (2016) Estimate of the (R) USLE rainfall erosivity factor from monthly precipitation data in mainland Spain. J. Iber. Geol. 42:113–124. Disponible en: https://bit.ly/2Z4578M

Hiez, G. (1977) L´homogénéité des données pluviométriques, in Cahiers ORSTOM. Serie Hydrologie. 14(2)., 111-119.

Jordán, A. and Bellinfante, N. (2000) Cartografía de la erosividad de la lluvia estimada a partir de datos pluviométricos mensuales en el Campo de Gibraltar (Cádiz). Edafología 7–3, 83–92.

Lanzante, J.R. (1996) Resistant, robust and non-parametric techniques for the analysis of climate data: Theory and examples, including applications to historical radiosonde station data. International Journal of Climatology 16 (11), 1197–1226. Disponible en: https://bit.ly/2OQzgok

Kononenko, I., Kukar, M. (2007) Machine Learning and Data Mining: Introduction to Principles and Algorithms. Horwood Publishing: Chichester, UK.

Kaufman, L., Rousseeuw, P.J. (2005) Finding groups in data: an introduction to cluster analysis, Wiley series in probability and mathematical statistics. Wiley, Hoboken, N.J.

Kendall, M.G. (1975) Rank Correlation Methods. Griffin, London, UK.

Kinnell, P. (2010) Event soil loss, runoff and the Universal Soil Loss Equation family of models: review. J. Hydrol. 385:384–397. Disponible en: https://bit.ly/2YUj6OJ

Kumar, S., Merwade, V., Kam, J., Thurner, K. (2009) Streamflow trends in Indiana: Effects of long term persistence, precipitation and subsurface drains. Journal of Hydrology 374, 171–183. Disponible en: https://bit.ly/2YWVZmp

Mann, H.B. (1945) Nonparametric tests against trend. Econometrica 13, 245–259.

Martín-Fernández, L., Martínez-Núñez, M. (2011) An empirical approach to estimate soil erosion risk in Spain. Science of The Total Environment 409, 3114–3123. Disponible en: https://bit.ly/2yYsWQI

Mondal, A., Khare, D., & Kundu, S. (2016) Change in rainfall erosivity in the past and future due to climate change in the central part of India. International Soil and Water Conservation Research, 4(3), 186–194. Disponible en: https://bit.ly/2ZYRZiw

Oliver, J. (1980) Monthly precipitation distribution: a comparative index. The Professional Geographer, 32 (3), 300– 309. Disponible en: https://bit.ly/2YW8ZsB

Panagos, P., Ballabio, C., Borrelli, P., Meusburger, K., Klik, A., Rousseva, S., Tadic, M.P., Michaelides, S., Hrabalíková, M., Olsen, P., Aalto, J., Lakatos, M., Rymszewicz, A., Dumitrescu, A., Beguería, S., Alewell, C. (2015). Rainfall erosivity in Europe. Sci. Total Environ. 511:801–814. Disponible en: https://bit.ly/2ZXWs57

Parracho, A.C., Melo-Gonçalves, P., Rocha, A. (2016) Regionalisation of precipitation for the Iberian Peninsula and climate change. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C 94, 146–154. Disponible en: https://bit.ly/2yRJBWp

Prakash, S., Mitra, A.K., AghaKouchak, A., Pai, D.S. (2015) Error characterization of TRMM Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA-3B42) products over India for different seasons. Journal of Hydrology 529, 1302–1312. Disponible en: https://bit.ly/2MgIhVE

Rasel, A.H., M. Islam y M. Keramat (2016). «Analysisof Annual and Seasonal Precipitation ConcentrationIndex of North-Western Region of Bangladesh». En: International Conference on Computer, Communication, Chemical, Materials and Electronic Engineering, 107-110. Online:https://bit.ly/349Ewa3.

Rau, P., Bourrel, L., Labat, D., Melo, P., Dewitte, B., Frappart, F., Lavado, W., Felipe, O. (2017) Regionalization of rainfall over the Peruvian Pacific slope and coast: Regionalization of Rainfall (Peruvian Coast). International Journal of Climatology 37, 143–158. Disponible en: https://bit.ly/2H119nu

Rey, J.C., Rodríguez, M.F., Cortez, A., Lobo, D., Ovalles, F., Gabriels, D. (2012) Análisis de la agresividady concentración de las precipitaciones en Venezuela.IV. región los Andes. En: BioAgro 24, 115-120. Online:https://bit.ly/2MIEaSv.

Reynaud, J.-Y., Witt, C., Pazmiño, A., Gilces, S. (2018) Tide-dominated deltas in active margin basins: Insights from the Guayas estuary, Gulf of Guayaquil, Ecuador. Marine Geology 403, 165–178. Disponible en: https://bit.ly/31Dxk3V

Rollenbeck, R., Bendix, J. (2011) Rainfall distribution in the Andes of southern Ecuador derived from blending weather radar data and meteorological field observations. Atmospheric Research 99, 277–289. Disponible en: https://bit.ly/2YWWoFr

Rossel, F., Cadier, E. (2009) El Niño and prediction of anomalous monthly rainfalls in Ecuador. Hydrological Processes 23, 3253–3260. Disponible en: https://bit.ly/31vxLxa

Rossel, F., Mejía, R., Ontaneda, G., Pombosa, R., Roura, J., Goulven, P.L., Calvez, R. (1998) Régionalisation de l’influence du El Nino sur les précipitations de l’Equateur. En: Bull. Inst. fr. études andines 27.3,643–654. Online: https://bit.ly/2zoRFOD.

Rossel, F., Caddier, E., Gómez G. (1996). Las inundaciones en la zona costera ecuatoriana: causas; obras de protección existentes y previstas. Bull. Inst. fr. études andines 25 (3), 399–420.

Rousseeuw, P.J. (1987) Silhouettes: A graphical aid to the interpretation and validation of cluster analysis. Journal of Computational and Applied Mathematics 20, 53–65. Disponible en: https://bit.ly/2PAw9fc

Sanchez-Moreno, J.F., Mannaerts, C.M., Jetten, V. (2014) Rainfall erosivity mapping for Santiago Island, Cape Verde. Geoderma 217–218, 74–82. Disponible en: https://bit.ly/2Mdis8T

Sarricolea, P., Meseguer-Ruiz, Ó., Serrano-Notivoli, R., Soto, M.V., Martin-Vide, J. (2019) Trends of daily precipitation concentration in Central-Southern Chile. Atmospheric Research 215, 85–98. Disponible en https://bit.ly/2KtFOox

Sarricolea-Araya, C., Salazar, P. (2014) Concentración de las precipitaciones en chile central y su relación con patrones de variabilidad de baja frecuencia, período 1965-2010. 305–314.

Shahana, Shirin, A.H., Thomas, R. (2016) Regionalization of Rainfall in Kerala State. Procedia Technology 24, 15–22. Disponible en: http://bit.ly/33mUHAy

SENAGUA (2009) Delimitación y codificación de unidades hidrográficas del Ecuador escala 1:250000. Quito, Ecuador.

Sevruk, B. (2004) Precipitation as the water cycle element. Theoryand Practice of Precipitation Measurement, (in German), Manuscript to be published.

Soledispa, B. (2002) Estudio de los sedimentos del sector donde convergen los ríos Daule y Babahoyo, y las posibles causan que están formando un nuevo islote en ese sector. Acta oceanográfica del Pacífico. 11 (1), 185-201.

Terranova, O., Antronico, L., Coscarelli, R., Iaquinta, P. (2009) Soil erosion risk scenarios in the Mediterranean environment using RUSLE and GIS: an application model for Calabria (southern Italy). Geomorphology 112:228–245. Disponible en: http://bit.ly/2Z4opa1

Thi Nguyen, T.H., Boets, P., Lock, K., Damanik Ambarita, M.N., Forio, M.A.E., Sasha, P., Dominguez-Granda, L.E., Thi Hoang, T.H., Everaert, G., Goethals, P.L.M. (2015) Habitat suitability of the invasive water hyacinth and its relation to water quality and macroinvertebrate diversity in a tropical reservoir. Limnologica 52, 67–74. Disponible en: http://bit.ly/2Mdi0aN

Twilley, R.R., Cárdenas, W., Rivera-Monroy, V.H., Espinoza, J., Suescum, R., Armijos, M.M., Solórzano, L. (2001) The Gulf of Guayaquil and the Guayas River Estuary, Ecuador, in: Seeliger, U., Kjerfve, B. (Eds.), Coastal Marine Ecosystems of Latin America. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, pp. 245–263. Disponible en: http://bit.ly/2H21KoU

Valdés-Pineda, R., Pizarro, R., Valdés, J.B., Carrasco, J.F., García-Chevesich, P., Olivares, C. (2016) Spatio-temporal trends of precipitation, its aggressiveness and concentration, along the Pacific coast of South America (36–49°S). Hydrological Sciences Journal 61, 2110–2132. Disponible en: http://bit.ly/2KwgVZy

Vauchel, P. (2005) Hydraccess: Software for Management and processing of Hydro – meteorological data software, Version 2.1.4. Free download www.mpl.ird.fr/hybam/utils/hydracces.htm

Vrieling, A., Hoedjes, J. C. B., & van der Velde, M. (2014) Towards large-scale monitoring of soil erosion in Africa: Accounting for the dynamics of rainfall erosivity. Global and Planetary Change, 115, 33–43. Disponible en: http://bit.ly/2KtB6HE

Yashwant, S., Sananse, S.L. (2015) Comparisons of Different Methods of Cluster Analysis with Application to Rainfall Data. IJIRSET 4, 12. Disponible en: http://bit.ly/2YTEbZy

Zele?áková, M., Purcz, P., Poórová, Z., Alkhalaf, I., Hlavatá, H., Portela, M.M. (2016) Monthly Trends of Precipitation in Gauging Stations in Slovakia. Procedia Engineering 162, 106–111. Disponible en: http://bit.ly/33wIM35

Zubieta, R., Saavedra M,Espinoza JC, Ronchail J, Sulca j, Drapeau G, Martin-Vide J. (2019) Assessing precipitation concentra-tion in the Amazon basin from different satellite-based datasets. Int J Climatol. 2019;1–17. Disponible en http://bit.ly/2ZZjhpc

Zubieta, R., Saavedra, M., Silva, Y., Giráldez, L. (2016) Spatial analysis and temporal trends of daily precipitation concentration in the Mantaro River basin: central Andes of Peru. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 1-14. Disponible en: http://bit.ly/2H4T5BZ

Zubieta, R., Geritana, A., Espinoza, J.C. y Lavado W. (2015) Impacts of Satellite-based Precipitation Datasets on Rainfall-Runoff Modeling of the Western Amazon Basin of Peru and Ecuador, Journal of Hydrology. Disponible en: http://bit.ly/2YH4rqJ