Water Technology and Sciences - July - August, 2014 - page 79

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López-De La Cruz, J., & Francés, F. (julio-agosto, 2014). La
variabilidad climática de baja frecuencia en la modelación no
estacionaria de los regímenes de las crecidas en las regiones
hidrológicas Sinaloa y Presidio San Pedro. T
ecnología y Ciencias
del Agua
,
5
(4), 77-97.
El asumir estacionaridad ha sido una de las premisas principales en
el estudio de las componentes del ciclo hidrológico y la piedra angular
en el análisis de frecuencia de eventos extremos. La estacionaridad ha
sido una hipótesis común y práctica en la planificación y gestión de
recursos hídricos. A partir de ella se han usado métodos estadísticos
para extraer de los datos todos los indicadores hidrológicos útiles
para proporcionar estimaciones, donde estas estimaciones pueden
ser refinadas año con año conforme los registros en las estaciones
hidrométricas se hacen más largos. En años recientes, diversos
estudios han demostrado que los registros hidrológicos presentan
algún tipo de no estacionaridad, como cambios y tendencias, lo cual ha
llevado a los expertos a un consenso, en el sentido de que la hipótesis
de estacionaridad a nivel de cuenca se encuentra comprometida.
Entre los principales mecanismos que han sido sugeridos como los
inductores de cambios en el ciclo hidrológico de las cuencas y en la
magnitud y frecuencia de las crecidas se encuentran los efectos de la
intervención humana (p. ej., cambio de uso de suelo, embalses), el
efecto de la variabilidad climática de baja frecuencia (p. ej., El Niño-
Oscilación del Sur, Oscilación Decadal del Pacífico) y el cambio
climático debido al incremento de los gases a la atmósfera. El objetivo
del presente estudio yace en el desarrollo de un marco para análisis
de frecuencia bajo condiciones de no estacionaridad por medio de los
Modelos Aditivos Generalizados en Localización, Escala y Forma
(GAMLSS por sus siglas en inglés). Dos diferentes aproximaciones
para la modelación estadística no estacionaria fueron las aplicadas
a los registros de caudales instantáneos máximos anuales en las
regiones hidrológicas Sinaloa y Presidio San Pedro en el noroeste del
Pacífico mexicano. Estos modelos consisten básicamente en el modelo
con incorporación de tendencias temporales en los parámetros de
las distribuciones paramétricas y el modelo con incorporación del
forzamiento de la variabilidad climática de baja frecuencia. Los
resultados en la primera aproximación muestran la capacidad de los
modelos para describir la variabilidad presente en los regímenes de
crecidas; asimismo, se observa la alta dependencia de los parámetros
de las distribuciones paramétricas respecto del tiempo, lo cual
sugiere la ausencia de estacionaridad en los regímenes de crecidas en
Low-Frequency Climate Variability in the
Non-Stationary Modeling of Flood Regimes
in the Sinaloa and Presidio San Pedro
Hydrologic Regions
• Jesús López-de la Cruz* • Félix Francés •
Universitat Politècnica de València, España
*
Corresponding Author
Abstract
Water Technolog y and Sciences.
Vol. V, No. 4, July-August, 2014, pp. 77-97
Resumen
López-De La Cruz, J. & Francés, F. (July-August, 2014).
Low-Frequency Climate Variability in the Non-Stationary
Modeling of Flood Regimes in the Sinaloa and Presidio San
Pedro Hydrologic Regions.
Water Technology and Sciences
(in
Spanish),
5
(4), 77-97.
Stationarity has been a main premise in the study of the
components in the hydrological cycle and the corner stone in
the frequency analysis of extreme events. Stationarity is also a
common hypothesis and practice in planning and managing
water resources. Based on this assumption, statistical
methods have been used to extract data related to all the
hydrological indicators used to develop estimates. These
estimates can be refined fromyear to year as the recorded data
increase. Over recent years, a variety of studies have shown
that hydrological records present some type of Stationarity,
such as changes and trends, leading experts to question the
stationary hypothesis at the basin level. The effects of human
intervention (such as changes in land use and reservoirs), the
effect of low-frequency climate variability (for example, El
Niño-Southern Oscillation, Pacific Decadal Oscillation) and
climate change caused by increased gasses in the atmosphere
are among the primary mechanisms that have emerged as
inducers of changes in the hydrological cycle of basins and
in the magnitude and frequency of extreme floods. The
objective of the present study is to develop a framework for
the analysis of frequency under non-stationary conditions
using Generalized Additive Models for Location, Scale
and Shape (GAMLSS). Two different approaches to non-
stationarity statistical modeling were applied to annual
instantaneous peak flow records from the Sinaloa and
Presidio San Pedro hydrological regions in the Pacific
northwestern Mexico. These models include the model with
temporal trends in parametric distribution parameters and
the model with forced low-frequency climate variability.
The results from the trend model show the ability of models
to describe the variability in flood regimes. In addition, the
parametric distribution parameters are observed to be highly
dependent on time, which suggests a lack of stationarity
in the flood regimes in the gauging stations studied. The
second approach— in which the climate indices (Niño 12,
Niño 3, Niño 3.4, SOI and PDO) that describe the behavior
1...,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78 80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,...200
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