MODELADO HIDROLÓGICO ASISTIDO POR TRAZADORES PARA EL ANÁLISIS DE EVENTOS EXTREMOS EN LOS TRÓPICOS ESTACIONALMENTE SECOS
El análisis de eventos extremos (inundaciones y sequías) es crítico para evaluar impactos ambientales y reducir daños económicos y pérdidas humanas, sin embargo, esta tarea se complica en zonas con poca información, como es el caso de los trópicos secos en Costa Rica. Una alternativa es implementar datos satelitales y modelado numérico, pero es común que los modelos tengan problemas para capturar la dinámica de inundaciones y sequías de manera conjunta.
En este trabajo se analizó la ocurrencia y magnitud de los eventos extremos en el caudal de la cuenca del Río Tempisque, ubicada en el Pacífico Norte de Costa Rica, a partir de la modelación hidrológica incorporando isótopos estables (δ²H y δ¹⁸O) para mejorar la representación de los procesos hidrológicos. La simulación hidrológica se llevó a cabo con el modelo HYdrological Predictios for Environment (HYPE), un modelo semidistribuido conceptual que permite la incorporación de trazadores no reactivos y la calibración multi-objetivo a partir de distintas fuentes de datos. El modelo HYPE fue alimentado con datos de precipitación diaria del producto global Climate Hazards Center Infrared Precipitation with Stations (CHIRPS) V2.0 y datos de temperatura diaria del producto quinta generación del reanálisis atmosférico global del clima del ECMWF (ERA5) para el periodo 1990 a 2023, así como con datos isotópicos de lluvia de un sitio de muestro en la ciudad de Liberia para el periodo 2014 a 2021. Para su calibración, se incorporaron datos de la estación hidrométrica Tempisque con periodo de registro de 1990 al 2003, y datos de isótopos de caudal de dos sitios de muestreo (río Tempisque y río Colorado) con registros esporádicos del 2018 al 2021.
Los resultados indican que el modelo calibrado con datos isotópicos de caudal mejora sustancialmente la simulación del caudal base, no así los caudales pico. La dinámica de los isótopos de caudal en el sitio Tempisque fue mejor representada por el modelo, asociada a una fuerte influencia subterránea en el flujo base, mientras que las diferencias espaciales debidas a la procedencia de masas de aire dificultaron la simulación en Colorado.
A partir del análisis de eventos extremos se observó que la cuenca Tempisque ha sufrido de eventos de sequía más extremos (déficits de caudal mensual) que los de inundación (caudales pico diarios). Para el caso de sequías, la región norte de la cuenca presenta las mayores afectaciones, mientras que el evento más extremo (con periodo de retorno mayor a 50 años) se registró en 2015 con una duración de 18 meses y con un déficit acumulado de ~600 mm. Para el caso de inundaciones, el caudal de 50 años periodo de retorno ha sido sobrepasado una sola vez en el periodo 1990 a 2023 con la región norte también siendo la más afectada.
La integración de trazadores isotópicos en el modelado destacan la importancia de combinar observaciones isotópicas y datos satelitales en la modelación de cuencas tropicales, especialmente en regiones con alta presión hídrica y vulnerabilidad climática.