Intensidad, Duración y Frecuencia de precipitaciones máximas en Chile utilizando productos grillados de precipitación de alta resolución espacial
Creators: name: Soto, Cristóbal
name: Zambrano-Bigiarini, Mauricio
name: Tolorza, Violeta
Publisher: name: Zenodo
Year: 2023
Subjects: Extreme events
Rainfall intensity
precipitation

description: Las curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) se utilizan en hidrología para caracterizar la intensidad de la lluvia en función de su duración y su periodo de retorno. Su elaboración permite el diseño de obras civiles que mitiguen el impacto de eventos extremos de precipitación. La intensidad de la lluvia determina además buena parte de los procesos geomorfológicos, por lo cual su distribución espacial es relevante para la evaluación de una serie de riesgos naturales. Este trabajo es un esfuerzo por contribuir al conocimiento sobre la distribución de las precipitaciones máximas en Chile y su comportamiento en el tiempo.
En la actualidad, la disponibilidad de productos grillados de precipitación ofrece nuevas posibilidades para el cálculo de curvas IDF, especialmente en ubicaciones donde no se cuenta con una red de pluviómetros de una densidad suficientemente alta como para caracterizar adecuadamente la distribución espacial de los eventos de precipitación. Sin embargo, es fundamental investigar la precisión y la incertidumbre asociada a los productos grillados de precipitación. Esto garantizará que se utilicen de manera adecuada y se tomen decisiones informadas tanto en el diseño de estructuras hidráulicas como en la evaluación de riesgos naturales asociados a lluvias extremas.
En este estudio se utilizaron tres conjuntos de datos públicos de precipitación de alta resolución espacial y temporal en todo Chile Centro-Sur (26-56°S). En particular se utilizaron las estimaciones de precipitación denominadas Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM (IMERG V06B), con una resolución temporal de media hora y una resolución espacial de 0.1° x 0.1° para el periodo 2001-2020. También se utilizó la quinta generación de los conjuntos de datos ECMWF Reanalysis (ERA5) con una resolución temporal de una hora y una resolución espacial de 0.25° x 0.25° para el periodo 1981-2021, junto con el conjunto de datos de reanálisis ERA5-Land, que cuenta con una resolución espacial mejorada de 0.1° x 0.1° para el periodo 1981-2021.
En primer lugar, las intensidades máximas para tormentas de duraciones de 1, 2, 4, 6, 8, 12, 18 y 24 horas de estos tres productos fueron evaluadas frente a sus correspondientes valores registrados en 175 pluviómetros con registros horarios de precipitación, utilizando una comparación punto-píxel. Luego se calculó el sesgo de las intensidades máximas de cada producto grillado, para luego aplicar una corrección de sesgo en toda la zona de estudio.
A pesar de que el diseño de la infraestructura actual se basa principalmente en las curvas IDF bajo un supuesto estacionario, varios estudios en la última década han indicado que los registros hidrometeorológicos presentan algún tipo de tendencia. Por lo tanto, en segundo lugar, se analizó la estacionariedad de los datos grillados de precipitación, mediante el test de Mann-Kendall. 
Por último, se estimaron curvas IDF para eventos extremos de precipitación de 1, 2, 4, 6, 8, 12, 18 y 24 horas de duración, y para periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años. Estas fueron estimadas considerando tanto condiciones climáticas estacionarias como no estacionarias, con el fin de determinar las diferencias en los valores de intensidades máximas de precipitación para diferentes periodos de retorno bajo ambas condiciones.
En resumen, este estudio analiza la viabilidad de utilizar datos grillados de precipitación en el diseño de obras hidráulicas en Chile. Se evalúa la precisión de estos datos, se detectan tendencias a lo largo del tiempo y se estiman las curvas IDF correspondientes. Estos resultados contribuyen al conocimiento sobre las precipitaciones máximas en el país, su evolución temporal y esperamos que sean útiles para diseños más resilientes en Chile