Possible long-term trend forcings of the summer precipitation over Tucumán, Argentina

En este trabajo se analiza la variación a largo plazo de la precipitación total y máxima diaria de verano en Tucumán, en base a datos medidos en la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) durante el período 1911-2016. La precipitación total presenta tendencia lineal positiva significativa en el período completo de análisis por la presencia del salto climático de 1956. La serie de precipitación máxima diaria sólo presenta tendencia positiva significativa en el sub-periodo 1956-1994. Teniendo en cuenta que el monzón sudamericano es un fuerte determinante de los regímenes de precipitación del norte argentino, se analiza la correlación con variables de circulación asociadas: viento zonal (U) en la troposfera superior en la región de la Alta de Bolivia y viento meridional (V) en la troposfera inferior en la región de la Baja del Chaco, junto con la presión (P) y temperatura (T) en el Atlántico Sur. Hay buen acuerdo estadístico entre las series de precipitación y estas variables cuando se considera el período completo, porque todas presentan ?en general- una tendencia lineal neta. En el sub-período 1960-2012, la precipitación total tiene una cuasi-periodicidad de ~20 años en fase con P, y no tiene correlación con U y V, y disminuye su correlación con T. En cambio, la precipitación máxima en este sub-período tiene buena correlación con las variables de velocidad, las cuales están ligadas a la convección regional. Se analiza también la posible asociación con algunos índices oceánicos detectándose buena correlación con la Oscilación Decadal del Pacifico (PDO)desde mediados del siglo XX. Finalmente se analiza el posible rol sobre las tendencias del aumento de CO2 global y la variación de la columna de O3 polar. Hay correlación positiva y significativa de las series de precipitación con el CO2, muy similar a la dependencia con T, debido a que ambas series de precipitación presentan una tendencia general a aumentar. Con el O3 se observa correlación negativa significativa debido a que las series coinciden en el cambio del signo de tendencia en ~1960.The long term variation of total and daily maximum precipitation over Tucuman during summer is analyzed in this work. Precipitation data cover the period 1911-2016 and was measured at the Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC). Total precipitation presents a significant positive linear trend during the whole period due to the 1956 climatic jump, while maximum daily precipitation presents a significant trend only during 1956-1994. Taking into account that the South American monsoon is a strong determinant of precipitation regimes in Northern of Argentina, the correlation with atmospheric circulation variables is analyzed: upper troposphere zonal wind (U) in the Bolivian High region and lower troposphere meridional wind (V) in the Chaco Low region, together with pressure (P) and temperature (T) in the South Atlantic region. There is a good statistical agreement between precipitation series and these variables when the whole period is considered due to all these series present a general linear trend. In the sub-period 1960-2012 total precipitation presents a 20-year quasi-periodicity in phase with P, and have no correlation with U and V. Maximum daily precipitation instead correlates better with velocity variables during this same period, which in turn are linked to the regional convection. The association with the oceanic variability is analyzed finding good correlation with the Pacific Decadal Oscillation (PDO) during the second half of twentieth century. Finally, the possible role on the trends of the global CO2 increase and the polar column O3 depletion is analyzed. There is a significant positive correlation with CO2, similar to that with T, due to the general increasing trend in both series, and negative correlation with O3 due to, in addition to the opposed trends in both series, they have a coincident sign-trend change in 1960.Fil: Medina, Franco Dario. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; ArgentinaFil: Bazzano, Flavia Marcela. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Construcciones y Obras Civiles; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Heredia, Teresita del Valle. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Elias, Ana Georgina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Física; Argentin

Long term-trends in rainfall over tucuman under the effect of climate change

La evidencia empírica, así como las simulaciones, indican que el calentamiento global induciría un aumento en la humedad del aire y en la intensidad de las precipitaciones en algunas regiones del planeta. Tal es el pronóstico para la provincia de Tucumán comprendida entre las latitudes 26,1° S y 27,8° S y longitudes 64,8 o W y 66,0 o W que se encuentra en una región geográfica intermedia entre tropical y subtropical. Es allí donde, a partir de los registros diarios de lluvia de 20 estaciones, se analizaron las tendencias en la precipitación total anual, máxima diaria y número de días con precipitación mayor al percentil 95. El análisis se realiza en el período de registro coincidente de las estaciones (1973 a 2015), extendiéndose a un período mayor (1954 a 2016) en las 3 estaciones donde la información lo permite. Las tendencias significativas negativas predominan en la región tanto en los totales anuales como en la cantidad de episodios intensos en el período 1973 a 2015. Sin embargo, en las estaciones con periodos más extensos prevalecen las tendencias positivas significativas. No se observan tendencias significativas en los máximos diarios anuales, excepto en una estación. El análisis estadístico de las series históricas realizado representa una importante herramienta que colabora en la toma de decisiones a fin de mitigar los efectos del cambio climático en la región.The empirical evidence, as well as the simulations, indicates that the global warming would induce an increase in the humidity of the air and in the intensity of precipitations in some regions of the planet. Such is the forecast for the province of Tucumán in the area within latitudes 26.1oS and 27.8oS and longitudes 64.8oW and 66.0oW, located in an intermediate geographical region between tropical and subtropical. From the daily rainfall records of 20 stations in Tucuman, trends in total annual precipitation, maximum daily and number of days with precipitation greater than the 95th percentile were analyzed. Significant negative trends predominate over a few positive ones obtained in the region, both in the annual totals and in the number of intense episodes in the period 1973 to 2015. However, in the stations with longer periods prevail significant positive trends. On the other hand, in the annual daily maximum series prevail non-significant trends. The statistical analysis of the historical series is an important tool that collaborates in the decision making to mitigate the effects of climate change in the region.Fil: Bazzano, Flavia Marcela. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidráulicas; ArgentinaFil: Heredia, Teresita del Valle. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; ArgentinaFil: Elias, Ana Georgina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; ArgentinaFil: Lamelas, César Manuel. Estacion Experimental Agroindustrial Obispo Colombres; ArgentinaFil: Forciniti, Jorge Domingo. Estacion Experimental Agroindustrial Obispo Colombres; Argentin

Methodology for the determination of design rainfall taking as experimental system the province of Tucumán

Los excedentes hídricos producto de eventos meteorológicos extremos representan una amenaza, cuyo impacto puede mitigarse mediante la implementación de las adecuadas medidas estructurales y no estructurales. El proyecto de dichas medidas requiere de un caudal de diseño, que represente el mayor previsible para cierto período futuro, establecido según el riesgo de falla asumido. La escasez de series históricas de aforos lleva, habitualmente, a su evaluación indirecta a partir de una transformación lluvia ? caudal. Sin embargo, la estimación de la lluvia de diseño es compleja dado que no basta con definir su magnitud, si no que se debe reflejar la variabilidad temporal del fenómeno y su estructura geográfica.En la presente tesis se propone una metodología para la determinación de la lluvia de diseño, tomando como sistema experimental a la provincia de Tucumán. Para ello se parte de tecnología integrada, desarrollada en la provincia de Córdoba, donde se plantean innovaciones metodológicas que contribuyen a su perfeccionamiento. Algunas de las propuestas pretenden salvar áreas de vacancia dentro de la metodología preexistente y otras se realizan a partir del condicionamiento que imponen las condiciones locales y la información disponible. El procedimiento a seguir requiere, en primera instancia, la estimación de la magnitud de la lluvia futura. Para ello, se distinguen dos metodologías diferenciadas según la escala de diseño hidrológico: los proyectos de gran envergadura, se calculan considerando el Valor Límite Estimado o Precipitación Máxima Probable, mientras que obras medianas y pequeñas se dimensionan empleando un modelo probabilístico denominado relación intensidad ? duración ? recurrencia (i-d-T). Para el primer caso, se propone en esta tesis una metodología novedosa para estimar estadísticamente la PMP, basada en series aleatorias sintéticas e independiente de los registros locales, mientras que para el segundo caso, se calibra el modelo DIT (Caamaño Nelli y García, 1999), incorporando un análisis de la incidencia del lapso de medición de la lluvia, producto del uso de pluviómetros de alta frecuencia.Una vez establecida la magnitud de la lluvia resta definir su distribución temporal a través de un Hietograma Tipo, para lo cual se evaluan seis estrategias derivando la solución óptima según la información disponible. Luego, como el área medida es siempre una muestra ínfima de la cuenca y el máximo allí predicho no ocurrirá simultáneamente en todos los puntos, se ajusta un algoritmo de atenuación, que convierte la lluvia puntual en una media areal. El ajuste se realiza según un enfoque original que contempla la escala de los eventos meteorológicos.Por último, se propone la regionalización de los parámetros de los modelos de predicción empleando herramientas de la geoestadística, que contemplan la estructura de autocorrelación espacial y cuantifican el error de la interpolación permitiendo evaluar su validez.Los resultados de esta tesis consolidan la tecnología integrada empleada para predicción de lluvias de diseño, cuyo uso se ha difundido en los últimos años a gran parte del país. Los mismos representan una herramienta fundamental para el correcto diseño de obras hidráulicas y planificación urbana y rural en la región.The hydric excess product of extreme weather events represents a threat, whose impact can be mitigated through the implementation of appropriate structural and non-structural measures. The design of these measures requires a design flow, which represents the largest predictable for a certain future period, established according to the risk of failure assumed. The scarcity of historical gauging series usually leads to its indirect evaluation based on a rain - flow transformation. However, the estimate of the design rainfall is complex since it is not enough to define its magnitude, but also must be reflected the temporal variability of the phenomenon and its geographical structure. In the present thesis a methodology for the determination of design rainfall is proposed, taking as experimental system the province of Tucumán. The procedure is based on integrated technology, developed in the province of Córdoba, where methodological innovations are included that contribute to its improvement. Some of the proposals intend to save vacancy areas within the preexisting methodology and others are made based on the conditioning imposed by local conditions and available information. The first step is the estimation of the magnitude of the future rainfall. To do this, two differentiated methodologies are distinguished according to the scale of hydrological design: large-scale projects are calculated considering the Estimated Limit Value or Maximum Probable Precipitation, while medium and small works are sized using a probabilistic model called intensity-duration-frequency relationship (i-d-T). For the first case, a novel methodology is proposed to statistically estimate the PMP, based on synthetic random series and independent of the local data, while for the second case, the DIT model is calibrated (Caamaño Nelli y García, 1999 ), incorporating an analysis of the incidence of the lapse of rain measurement, product of the use of high frequency rain gauges. Once the magnitude of the rain has been established, it is necessary to define its temporal distribution through a hyetograph, for which six strategies are evaluated, deriving the optimal solution according to the available information. Then, as the measured area is always a tiny sample of the basin and the maximum predicted there will not occur simultaneously in every place, an attenuation algorithm is adjusted, which converts the punctual rainfall into an areal mean. The adjustment is made according to an original approach that considers the scale of meteorological events. Finally, we propose the regionalization of the parameters of the prediction models using geostatistical tools, which contemplate the structure of spatial autocorrelation and quantify the error of the spatial interpolation, evaluating its validity. The results of this thesis consolidate the integrated technology used to predict rainfall design, whose use has spread in recent years to a large portion of Argentina. They also represent a fundamental tool for the correct design of hydraulic works and urban and rural planning in the region.Fil: Bazzano, Flavia Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; Argentin

Regionalización de parámetros para predicción de lluvias máximas en Tucumán

La lluvia de diseño se adapta al emplazamiento de cada proyecto incorporando las variables climáticas locales a los modelos de predicción. Dado que las estaciones meteorológicas son registros puntuales, es común que no existan en el sitio de proyecto los datos necesarios para su adecuación, por lo que resulta de interés disponer de un mapa con una representación continua de los parámetros y variables empleadas. Para ello, se emplean técnicas de regionalización que convierten la información puntual en superficies de valores mediante interpolación espacial. La geoestadística representa una valiosa herramienta para estudiar la distribución de variables ambientales. Con base en la modelación de la estructura de autocorrelación espacial se genera una predicción optimizada, con mínima y conocida varianza empleando el algoritmo Kriging (Oliver y Webster, 2015). A partir de una red de 118 estaciones meteorológicas, se obtiene como resultado mapas de las variables y parámetros necesarios para los modelos de predicción de lluvias máximas.Fil: Bazzano, Flavia Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidráulicas; ArgentinaFil: Caamaño Nelli, Gabriel Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Secretaria de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación. Instituto Nacional del Agua y del Ambiente (Córdoba); ArgentinaFil: Ruiz, Ximena. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidraulicas; ArgentinaVI Taller sobre eventos hidrometeorológicos extremosMendozaArgentinaInstituto Nacional del Agu

Análisis de un evento extraordinario en la cuenca del río Marapa: Provincia de Tucumán

Entre los días 28 de marzo al 04 de abril se produjo en el sur de la provincia de Tucumán un evento pluvial extraordinario, que generó una severa inundación en la localidad de Lamadrid (27°38'45,12"S, 65°14'50.76"W), ubicada en la margen izquierda del río Marapa. La inundación genero enormes pérdidas materiales, en una región caracterizada por la vulnerabilidad que impone su localización en tierras bajas y los bajos recursos de la población expuesta. El evento fue registrado en varias estaciones pluviométricas ubicadas en la cuenca y sus proximidades, donde se superaron los 300 mm de lámina, concentrándose más del 90% del total en tan solo 6 horas de duración. La cuenca estudiada ha sufrido en los últimos años múltiples modificaciones antrópicas, a causa de cambios en la producción agrícola de la zona, tanto en lo que respecta al uso del suelo como a la materialización de canales y desvíos improvisados que generaron modificaciones en la dinámica hídrica, llegando casi a duplicar el área de aporte a la localidad afectada. En este contexto, se propone un análisis estadístico del evento registrado a fin de examinar su probabilidad de ocurrencia, distribución espacial y temporal. Luego, a partir de mediciones de caudal realizadas en la localidad afectada, se calibra un modelo hidrológico precipitación-caudal para estudiar la incidencia de las modificaciones antrópicas en la cuenca, a fin de evaluar posibles soluciones para contener futuros eventos extremos.Fil: Nanni, María Florencia. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidraulicas; ArgentinaFil: Bazzano, Flavia Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidráulicas; ArgentinaFil: Aguirre, Héctor David. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidraulicas; ArgentinaFil: Espinosa Rojas, Hebe Amparo Jezabel. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidraulicas; ArgentinaFil: Bravo, Claudio. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidráulicas; ArgentinaVI Taller sobre eventos hidrometeorológicos extremosMendozaArgentinaInstituto Nacional del Agu

Searching for solar-like interannual to bidecadal effects on temperature and precipitation over a Southern Hemisphere location

Precipitation and temperature over Tucuman (26.8°S, 65.2°W), a province located in the Northwestern region of Argentina, is analyzed for the interval 1889–2018 in search of any plausible statistical associations with impacts and responses from solar variability. The aim of the study was to contribute data to the controversial issue of climate variations in response to both anthropogenic and natural forcings. The long-term behavior of Tucuman climatic series involves overall warming and augmented precipitation tendencies, possibly linked to the increasing greenhouse gases concentration or even other local man-made factors like increasing urbanization. In addition, we identified sporadic ~4 and ~8-year periodicities, and a ~20-year oscillation after the 1950–1960's. Based on the physical hint that bidecadal periodicities detected in climate parameters are probably not linked to the solar 11-year-like irradiance cycles, we expand our scope of investigations to include another effect which has been recently considered in the dynamics of large rivers as “the planetary hypothesis of the solar cycles”. This new hypothesis supposes that the barycentric dynamics of the Sun could be involved in modulations of the intrinsic solar magnetic and radiative output cycles and therefore Earth-bound climatic responses. Thus, we present a wide-ranging statistical analysis of correlation, cross spectrum, and coherence between Tucuman's climatic series and solar orbital parameters, including also the analysis of hemispheric mean temperatures. Our results show significant coherence at the ~20-year cycle, which is clearly present in the Sun's barycentric dynamic that could in turn be linked to some features of the quasi-decadal solar activity variations.Fil: Heredia, Teresita del Valle. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; ArgentinaFil: Bazzano, Flavia Marcela. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidráulicas; ArgentinaFil: Cionco, Rodolfo Gustavo. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Laboratorio de Construcciones Hidráulicas; ArgentinaFil: Soon, Willie. Universidad Nacional de Tucumán; Argentina. Center for Environmental Research and Earth Sciences; Estados UnidosFil: Medina, Franco Dario. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; ArgentinaFil: Elias, Ana Georgina. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto de Física del Noroeste Argentino. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet Noa Sur. Instituto de Física del Noroeste Argentino; Argentin