Water Resources Change in Central-Western Argentina Under the Paris Agreement Warming Targets

This study documents the projected changes in several components (precipitation, runoff, snow cover and depth, soil moisture) of the hydrological cycle in Central-Western Argentina (CWA) based on the simulations from the IPSL-CM6A-LR model for the warming levels proposed in the Paris Agreement. These warming levels represent the future increase in mean annual temperature of 1.5 and 2°C compared to pre-industrial conditions. A novel regional approach, that uses a set of low-emissions shared socioeconomic pathways (SSP) compatible with the Paris Agreement goals, has been applied here for the evaluation of the potential impacts of temperature increase in both the mountainous areas of the Andes and the lowlands on the eastern portion of CWA. Our results show that the timing of reaching the 1.5°C warming level would be between 2032 and 2036 in the CWA lowlands east of the Andes, while this warming level in the Andes mountains of CWA would be 10?15 years earlier as result of the stronger warming with elevation. The higher 2°C warming level would be reached before 2050 in the Andes mountains. Even using the more aggressive mitigation pathways available in the scientific literature (SSP1-1.9 and SSP1-2.6), the IPSL-CM6A-LR model ensemble shows a robust drying signal in the wintertime precipitation over the Andes mountains, which is a concerning result because it implies a reduction of the already scarce water resourcesdraining to the adjacent semi-arid foothills. Our results also show that this drying should be linked to the poleward expansion of the Hadley Circulation. In the lowlands farther east from the Andes, the summertime monsoonal precipitation provides the water resources that are projected to increase under the selected emissions pathways. The expected changes in the analyzed components of the hydrological cycle would be strengthened under the 2°C warming level, particularly the decline of snow amount and surface runoff in the Andes. The results of this study provide insights into the expected impacts of the 1.5 and 2°C warming levels in the CWA regional water resources, which may set the stage for the new discussions of possible options to mitigate them at country and regional levels.Fil: Rivera, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina. Universidad "Juan Agustín Maza"; ArgentinaFil: Naranjo Tamayo, Elizabeth Beatríz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Viale, Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentin

The Snowline and 0°C Isotherm Altitudes During Precipitation Events in the Dry Subtropical Chilean Andes as Seen by Citizen Science, Surface Stations, and ERA5 Reanalysis Data

Understanding the variability of the snowline and the closely related 0°C isotherm during infrequent precipitation events in the dry Andes in Chile is fundamental for precipitation, snow cover, and discharge predictions. For instance, it is known that on the windward side of mountains, the 0°C isotherm can be several hundreds of meters lower than on the free air upwind counterpart, but little is understood about such effects in the Andes due to missing in situ evidence on the precipitation phase. To bridge this gap, 111 photographs of the snowline after precipitation events between 2011 and 2021 were gathered in the frame of a citizen science programme to estimate the snowline altitude. Since photographs of the mountain snowline are in good agreement with Sentinel-2 imagery, they have great potential to validate empirical snowline estimations. Using the snowline altitude from the photos, we evaluated different methods to estimate the snowline and 0°C isotherm altitude during precipitation events based on surface meteorological observations and ERA5 reanalysis data. We found a high correlation between the observed snowline altitude and the extrapolated 0°C isotherm based on constant lapse rates (−5.5 to −6.5°C km−1) applied to air temperature from single, near stations. However, uncertainty increases for distances >10 km. The results also indicate that the linear regression method is a good option to estimate ZSL, but the results strongly depend on the availability of high-elevation station datasets. During half of the precipitation events, the 0°C isotherm lies between ∼1,800 and ∼2,400–2,500 m asl. in winter, and the snowline is on average ∼280 m below this altitude. Our results indicate the presence of a mesoscale lowering of the 0°C isotherm over the windward slopes compared to the free-air upwind value during precipitation events and a possible isothermal layer of near-freezing air temperatures comparable to other mountain ranges. Due to this mesoscale and local behavior, ERA5 data generally overestimate the snow–rain transition in high-elevation areas, especially for relatively intense events. On the other hand, the 0°C isotherm altitude is underestimated if only low-elevation valley stations are considered, highlighting the importance of high-altitude meteorological stations in the network.Fil: Schauwecker, Simone. Centro de Estudios Avanzados En Zonas Áridas; ChileFil: Palma, Gabriel. Centro de Estudios Avanzados En Zonas Áridas; ChileFil: MacDonell, Shelley. University of Canterbury; Nueva Zelanda. Centro de Estudios Avanzados En Zonas Áridas; ChileFil: Ayala, Álvaro. Centro de Estudios Avanzados En Zonas Áridas; ChileFil: Viale, Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentin

Atmospheric rivers contribution to the snow accumulation over the southern Andes (26.5° S–37.5° S)

This paper quantifies the climatological contribution of atmospheric rivers (ARs) to annual snow accumulation in the Andes Cordillera between 26.5° S and 36.5° S. An AR identification algorithm, and a high-resolution (0.01°) snow reanalysis dataset, both especially developed for this mountainous region, are used for this quantification over the 1984–2014 period. Results show that AR snowfall events explain approximately 50% of the annual snow accumulation over the study area, and are 2.5 times more intense than non-AR snowfall events. Due to orographic precipitation enhancement on the western slopes and a prominent rain shadow effect on the eastern slopes, annual snow accumulation and AR storms contribution to this accumulation are, on average, 7 and 12 times larger on western than on eastern slopes of the mountain range, respectively. Areas with lower peak elevations see more spillover snowfall over the eastern slopes of the mountain range, especially south of 35° S. Analysis of teleconnections with El Niño Southern Oscillation shows a reduction in the AR frequency across the study area during La Niña episodes and, consequently, a lower contribution to snow accumulation. Conversely, weak and moderate El Niño episodes show an increase in AR frequency, and consequently more snowfall.Fil: Saavedra, Felipe. Universidad de Chile; ChileFil: Cortés, Gonzalo. Centro Tecnológico del Agua; ChileFil: Viale, Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Margulis, Steven. University of California at Los Angeles; Estados UnidosFil: McPhee, James. Universidad de Chile; Chil

Impacts of atmospheric rivers on precipitation in Southern South America

This study quantifies the impact of atmospheric rivers (ARs) on precipitation in southern South America. An AR detection algorithm was developed based on integrated water vapor transport (IVT) from 6-hourly CFSR reanalysis data over a 16-yr period (2001-16). AR landfalls were linked to precipitation using a comprehensive observing network that spanned large variations in terrain along and across the Andes from 27° to 55°S, including some sites with hourly data. Along the Pacific (west) coast, AR landfalls are most frequent between 38° and 50°S, averaging 35-40 days yr-1. This decreases rapidly to the south and north of this maximum, as well as to the east of the Andes. Landfalling ARs are more frequent in winter/spring (summer/fall) to the north (south) of ~43°S. ARs contribute 45%-60% of the annual precipitation in subtropical Chile (37°-32°S) and 40%-55% along the midlatitude west coast (37°-47°S). These values significantly exceed those in western North America, likely due to the Andes being taller. In subtropical and midlatitude regions, roughly half of all events with top-quartile precipitation rates occur under AR conditions. Median daily and hourly precipitation in ARs is 2-3 times that of other storms. The results of this study extend knowledge of the key roles of ARs on precipitation, weather, and climate in the South American region. They enable comparisons with other areas globally, provide context for specific events, and support local nowcasting and forecasting.Fil: Viale, Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Regional de Investigaciones Cientifícas y Tecnológicas; Argentina. Universidad de Chile; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Valenzuela, Raúl. Universidad de Chile; ChileFil: Garreaud, René D.. Universidad de Chile; ChileFil: Ralph, F. Martin. University of California at San Diego; Estados Unido

Seasonal moisture sources and the isotopic composition of precipitation, rivers, and carbonates across the Andes at 32º-35.5°S

Constraining the influence of different moisture sources across the flanks of mountain ranges is important for understanding tectonic, geomorphic, and paleoclimate problems at geologic timescales, as well as evaluating climate change and water resources on human time scales. The stable isotope compositions of stream waters and precipitation are an ideal tool for this task. This study reports the results of a 2 year monthly precipitation sampling campaign on the eastern flank of the Andes in the Mendoza Province of Argentina, which began in September 2008. A total of 104 precipitation samples spanning some 2500 m of relief from nine sites were analyzed for δD and δ18O. In addition, 81 samples from Andean rivers collected on both sides of the range in 2002 and 2007 were analyzed. We employ a Rayleigh isotope fractionation modeling approach to explore spatial and temporal variations in precipitation and river water compositions. The results indicate that precipitation on the eastern slopes of the Andes at ~33°S, at elevations above 2 km, is largely derived from a westerly, Pacific-source component and a mixture of easterly and westerly sources below 2 km. Further south at ~35°S, river water compositions exhibit a strong winter influence. At 33°S, rivers have an isotopic minimum of ~ −18? across the core of the range, which has an average elevation of 4000 m, and are topographically offset from similar isotopic values of precipitation by +1000 m. Comparison of precipitation and river water data with temperature-corrected δ18O estimates from pedogenic carbonates illustrates that carbonates capture the range of variability observed in modern precipitation and Rayleigh fractionation models.Fil: Hoke, Gregory D.. Syracuse University. Department of Earth Sciences; Estados UnidosFil: Aranibar, Julieta Nelida. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Científico Tecnológico Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Viale, Maximiliano. Universidad de Chile. Departamento de Geofísica. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Científico Tecnológico Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Araneo, Diego Christian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Científico Tecnológico Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Llano, Carina. Museo de Historia Natural de San Rafael. Departamento de Antropología; Argentin

Desarrollo de Ontologías para capturar el conocimiento experto en Modelado del Sistema Endocrino de Pacientes Diabéticos

El número de pacientes con Diabetes Mellitus (DM) ha crecido a nivel mundial de manera exponencial a lo largo de los años. Esto justifica el enorme esfuerzo que la comunidad internacional viene realizando para abordar multidisciplinariamente esta enfermedad mediante el desarrollo de tecnologías adecuadas. En este trabajo se presenta una extensión de la ontología denominada OntoCAPE para capturar el conocimiento del modelado de tipo compartimental del sistema endocrino de pacientes diabéticos. El objetivo es además tener una versión preliminar de una plataforma que brinde servicios multidisciplinarios de tipo e-health. Expertos de diferentes áreas podrán verter sus conocimientos en medicina, nutrición e ingeniería. Se presenta un detalle de la nueva conceptualización introducida a OntoCAPE, inicialmente desarrollada para su uso en Ingeniería Química y ahora se la extiende para su uso en sistemas biológicos. A su vez se incorporó la integración con el programa MATLAB a fin de poder generar el código en el marco de su herramienta s-function y poder testear información de pacientes específicos en modo dinámico.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativa (SADIO

Desarrollo de Ontologías para capturar el conocimiento experto en Modelado del Sistema Endocrino de Pacientes Diabéticos

El número de pacientes con Diabetes Mellitus (DM) ha crecido a nivel mundial de manera exponencial a lo largo de los años. Esto justifica el enorme esfuerzo que la comunidad internacional viene realizando para abordar multidisciplinariamente esta enfermedad mediante el desarrollo de tecnologías adecuadas. En este trabajo se presenta una extensión de la ontología denominada OntoCAPE para capturar el conocimiento del modelado de tipo compartimental del sistema endocrino de pacientes diabéticos. El objetivo es además tener una versión preliminar de una plataforma que brinde servicios multidisciplinarios de tipo e-health. Expertos de diferentes áreas podrán verter sus conocimientos en medicina, nutrición e ingeniería. Se presenta un detalle de la nueva conceptualización introducida a OntoCAPE, inicialmente desarrollada para su uso en Ingeniería Química y ahora se la extiende para su uso en sistemas biológicos. A su vez se incorporó la integración con el programa MATLAB a fin de poder generar el código en el marco de su herramienta s-function y poder testear información de pacientes específicos en modo dinámico.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativa (SADIO

Desarrollo de Ontologías para capturar el conocimiento experto en Modelado del Sistema Endocrino de Pacientes Diabéticos

El número de pacientes con Diabetes Mellitus (DM) ha crecido a nivel mundial de manera exponencial a lo largo de los años. Esto justifica el enorme esfuerzo que la comunidad internacional viene realizando para abordar multidisciplinariamente esta enfermedad mediante el desarrollo de tecnologías adecuadas. En este trabajo se presenta una extensión de la ontología denominada OntoCAPE para capturar el conocimiento del modelado de tipo compartimental del sistema endocrino de pacientes diabéticos. El objetivo es además tener una versión preliminar de una plataforma que brinde servicios multidisciplinarios de tipo e-health. Expertos de diferentes áreas podrán verter sus conocimientos en medicina, nutrición e ingeniería. Se presenta un detalle de la nueva conceptualización introducida a OntoCAPE, inicialmente desarrollada para su uso en Ingeniería Química y ahora se la extiende para su uso en sistemas biológicos. A su vez se incorporó la integración con el programa MATLAB a fin de poder generar el código en el marco de su herramienta s-function y poder testear información de pacientes específicos en modo dinámico.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativa (SADIO

Snow cover analysis in the upper Mendoza river basin, using MODIS

El deshielo de la nieve acumulada durante el invierno en la cuenca alta del ríoMendoza constituye el principal suministro de agua para la agricultura, la industria y el consumo humano en los sectores bajos adyacentes. Sin embargo, a pesar de su gran importancia, hay muy pocos estudios que permitan conocer y entender la variabilidad espacial y temporal de la nieve en este sector de los Andes Centrales de Argentina. En este trabajo presentamos una técnica para cuantificar la evolución diaria de la cobertura nival en esta cuenca basada en la integración de imágenes de los sensores MODIS Aqua y Terra para el período 2000 y 2014. La técnica muestra disminución en la pérdida de información por presencia de nubosidad y fue realizada utilizando herramientas y funciones de los lenguajes de programación Libres R y BASH. Las series de cobertura de nieve obtenidas muestran importantes variaciones estacionales con aumentos de la cobertura nival en invierno (58% de cobertura máxima en promedio) y reducciones significativas en verano. Asimismo, se observa una importante variabilidad interanual con claras diferencias entre años secos (ej. 2010, con 12% de cobertura promedio) y nevadores (ej. 2005, 32% de cobertura anual promedio). Los mapas de cobertura nival muestran además que los sectores con mayor persistencia de nieve coinciden con la ubicación de glaciares, en los sectores más elevados, protegidos y de menor insolación de la cuenca. Los resultados brindan información novedosa y relevante para conocer y entender de forma más completa la distribución y variabilidad de la cobertura nival en este sector de la cordillera. Los mismos pueden servir de base para múltiples aplicaciones incluyendo el modelado hidrológico de la cuenca del río Mendoza contribuyendo al manejo racional de sus recursos hídricos.The melting of snow accumulated in the upper Mendoza river during winter is the main water supply for agriculture, industry and human consumption in the area. Despite its importance, there are few studies that have assessed the spatial and temporal variability of snow in this sector of the Central Andes of Argentina. We present a technique to quantify the daily evolution of the snow cover in the basin based on the integration of scenes from Aqua and Terra MODIS sensors acquired between 2000 and 2014. This technique improves the amount of snow cover information by minimizing the impact of clouds on different sectors of the scenes, and was developed using the free programming languages R and BASH. The snow cover series obtained show significant seasonal variations with increases in winter (58 % avg. coverage) and significant reductions in summer. Also, a significant inter-annual variability is observed with clear differences between dry years (e.g. 2010, with 12 % average) and snowy winters (eg. 2005, 32 % average). Snow cover maps also show that the sectors with greatest persistence of snow correspond with the location of glaciers in the highest, more protected and less illuminated areas in the basin. The results provide new and important information to better understand the distribution and variability of snow cover in this sector of the Andes. They can serve as the basis for multiple applications including the hydrological modeling of the Mendoza river, contributing to improve the management of the water resources.Fil: Cara Ramirez, Leandro Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Masiokas, Mariano Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Viale, Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Villalba, Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentin

Hydroclimate of the Andes Part I: Main Climatic Features

The Andes is the longest cordillera in the world and extends from northern South America to the southern extreme of the continent (from 11°N to 53°S). The Andes runs through seven countries and is characterized by a wide variety of ecosystems strongly related to the contrasting climate over its eastern and western sides, as well as along its latitudinal extension. This region faces very high potential impacts of climate change, which could affect food and water security for about 90 million people. In addition, climate change represents an important threat on biodiversity, particularly in the tropical Andes, which is the most biodiverse region on Earth. From a scientific and societal view, the Andes exhibits specific challenges because of its unique landscape and the fragile equilibrium between the growing population and its environment. In this manuscript, we provide an updated review of the most relevant scientific literature regarding the hydroclimate of the Andes with an integrated view of the entire Andes range. This review paper is presented in two parts. Part I is dedicated to summarize the scientific knowledge about the main climatic features of the Andes, with emphasis on mean large-scale atmospheric circulation, the Andes-Amazon hydroclimate interconnections and the most distinctive diurnal and annual cycles of precipitation. Part II, which is also included in the research topic “Connecting Mountain Hydroclimate Through the American Cordilleras,” focuses on the hydroclimate variability of the Andes at the sub-continental scale, including the effects of El Niño-Southern Oscillation.Fil: Espinoza, Jhan Carlo. Universite Grenoble Alpes; FranciaFil: Garreaud, René. Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas; ChileFil: Poveda, Germán. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellin; ColombiaFil: Arias, Paola A.. Universidad de Antioquia; ColombiaFil: Molina Carpio, Jorge. Universidad Mayor de San Andrés; BoliviaFil: Masiokas, Mariano Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Viale, Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Scaff, Lucia. University of Saskatchewan; Canad