Runoff under no tillage system: effect of some meteorological factors

El escurrimiento superficial es un proceso que debe ser considerado por su efecto sobre el ambiente como también por sus consecuencias productivas. Dada su importancia a escala de lote de producción, el objetivo del trabajo fue estudiar la incidencia de las precipitaciones, la temperatura y otros efectos estacionales, sobre las características de los escurrimientos de un Argiudol vértico cultivado en un sistema de siembra directa. El trabajo se desarrolló en un lote con maíz en siembra directa, ubicado en Zavalla, Santa Fe, Argentina (33°02'14,84"S, 60°54'04.40"O). Con la información proveniente de las lluvias (lámina, intensidad, duración y precipitaciones previas), de las temperaturas (máximas y medias diarias), de los escurrimientos (lámina, duración y caudal pico) y de algunos parámetros estimados (curva número, condición antecedente de humedad, tiempo de retraso y coeficientes de abstracción inicial y de escurrimiento), se estudió el grado de vinculación entre las diferentes variables climáticas y de escurrimiento. Se pudo comprobar una fuerte relación entre las precipitaciones caídas los cinco días previos a cada evento de escurrimiento con el valor de la curva número, la lámina escurrida y el coeficiente de escurrimiento. La lluvia de los diez días anteriores influyó sobre el coeficiente de abstracción inicial, aumentando su valor a partir de precipitaciones previas mayores a los 40 mm. Las lluvias y las temperaturas máximas o medias de los diez a quince días previos, incidieron sobre la extensión del tiempo de retraso. Al estimar la lluvia en exceso considerando la abstracción inicial registrada a campo, la dinámica del escurrimiento y el caudal pico predichos presentaron resultados más satisfactorios, respecto a emplear la metodología tradicional pautada por el modelo de la curva número. No se observaron efectos estacionales o de las diferentes etapas del cultivo de maíz (barbecho o período de crecimiento), sobre el comportamiento hidrológico de la parcela.Surface runoff should be taken into account not only for its impact on the environment but also for its effect on crop production. Surface runoff should be evaluated at the field scale; the objective of this study was to evaluate rainfall, temperature and other seasonal effects on runoff characteristics of a vertic Argiudol under no-tillage. The study was conducted in a corn field under no-tillage in Zavalla, Santa Fe, Argentina (33°02'14.84"S, 60°54'04.40"O). With the rainfall information (amount, duration, intensity and previous rainfall), temperatures (maximum and average daily), runoff (amount, duration and peak flow) and some estimated parameters (curve number, previous moisture condition, lag time and initial abstraction and runoff coefficients) the association among the different climatic and runoff variables was studied. A strong relationship was observed between rainfall the previous five days and the curve number value, runoff depth and runoff coefficient. Ten day= previous rainfall influenced the initial abstraction coefficient, increasing its value with previous rainfall greater than 40 mm. Rainfall and maximum or average temperatures of ten to fifteen days previous rainfall impacted on the delay time extent (Lag). When rainfall excess was estimated taking into account the field initial abstraction, runoff dynamics and peak flow were more satisfactory predicted compared to the results obtained with the traditional methodology used by the curve number model. Seasonal effects and corn growth stages (fallow or growing period) did not affect the hydrological plot response.Fil: Castiglione, Mario. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Aggregation Methodology to Estimate Hydraulic Conductivity in Unsaturated Heterogeneous Soils

Se presenta la validación de una metodología de agregación, propuesta para obtener conductividades hidráulicas equivalentes de un medio homogéneo en suelos heterogéneos no saturados. Para ello se propone, en una primera etapa, una modelación numérica del flujo en la zona no saturada, en el dominio heterogéneo discretizado con alto grado de detalle y parametrizado mediante funciones de pedotransferencia adecuadas. En una segunda etapa se calibran los parámetros equivalentes del modelo de frente húmedo con los resultados alcanzados en la primera etapa, comparándolos con los propuestos en la metodología de agregación. El procedimiento se aplica a 68 perfiles típicos de suelos que caracterizan el sector meridional de la provincia de Santa Fe (Argentina). Los resultados alcanzados validan la metodología de agregación propuesta para un numeroso muestreo de composiciones texturales, propiedades hidráulicas y contenidos de humedad antecedente. Para las series de suelos analizadas, serían aceptables las estimaciones de conductividades hidráulicas saturadas mediante ponderación hasta saturaciones efectivas del orden del 50%, con un rango de errores acotados al 10%.This study presents the validation of an aggregation methodology proposed to obtain hydraulic conductivity equivalents for a homogeneous porous media in unsaturated heterogeneous soils. The first step in this proposal is to numerically model flow in the unsaturated zone of a heterogeneous area, with a highly detailed discretization and parameterization based on suitable pedotransfer functions. The second stage involves calibrating the equivalent parameters from the wet front model based on the results from the first phase and comparing with those proposed by the aggregation methodology. The procedure was applied to 68 soil profiles characteristic of the southern province of Santa Fe (Argentina). The results obtained validate the aggregation methodology proposed for a large sampling of textural compositions, hydraulic properties and antecedent moisture contents. For the series of soils analyzed, estimates of saturated hydraulic conductivity would be acceptable with weighting up to effective saturations of 50%, with a margin of error limited to 10%Fil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Basile, Pedro Abel. Universidad Nacional de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

A methodology for the characterization of land use using medium-resolution spatial images

Introducción: La caracterización de los usos del suelo representa uno de los insumos indispensables para el manejo de los recursos naturales a diferentes escalas. Objetivo: Desarrollar una metodología para caracterizar el uso del suelo en la cuenca superior del arroyo del Azul (Buenos Aires, Argentina), a través de la fusión de imágenes satelitales de media resolución espacial. Materiales y métodos: Se utilizó una serie temporal de 23 imágenes del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés) del satélite MODIS-Terra (producto MOD13Q1) para el periodo mayo 2015 - mayo 2016. Además, se emplearon imágenes Landsat 8 para discriminar algunas categorías difíciles de clasificar con NDVI-MODIS. El mapa final de coberturas se validó considerando puntos de verificación independientes al proceso de clasificación; su precisión se evaluó a través del estadístico Kappa. Resultados y discusión: La serie temporal de NDVI permitió reconocer los patrones fenológicos de las coberturas y usos del suelo de mayor representatividad en la región. Se discriminaron siete coberturas; los usos agrícolas representaron 81.5 % de la superficie, siendo el sistema de doble cultivo trigo-soya (soja en Argentina) el predominante (39.4 %). La precisión global del mapa final fue alta (88.9 %, coeficiente Kappa = 0.86). Conclusión: La metodología empleada tiene la ventaja de ser rápida y replicable, para caracterizar los usos del suelo de una región determinada y evaluar sus cambios potenciales a lo largo del tiempo.Introduction: The characterization of land uses represents one of the essential inputs for the management of natural resources at different scales. Objective: To develop a methodology to characterize land use in the upper creek basin from the Azul stream (Buenos Aires, Argentina), through the fusion of satellite images with a medium spatial resolution. Materials and methods: A time-series of 23 images was used from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) of the MODIS-Terra satellite (product MOD13Q1) for the period May 2015 - May 2016. Landsat 8 images were used to discriminate some categories difficult to classify with NDVI-MODIS. The final cover map was validated regarding verification points independent to the classification process; its accuracy was evaluated by means of the Kappa statistic. Results and discussion: The NDVI time series allowed to recognize the phenological patterns of the covers and land use of greater representativeness in the region. Seven land cover were discriminated; the agricultural uses represented 81.5 % of the surface, double-crop wheat-soya (soybean in Argentina) system predominated (39.4 %). The overall accuracy of the final map was high (88.9 %, Kappa coefficient = 0.86). Conclusion: The methodology used has the advantage of being quick and replicable, to characterize the land uses of a given region and to evaluate its potential changes over time.Fil: Guevara Ochoa, Cristian. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lara, Bruno Daniel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vives, Luis Sebastián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; ArgentinaFil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas Ingeniería y Agrimensura. Centro Universidad Rosario de Investigaciones Hidroambientales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gandini, Marcelo Luciano. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento Ciencias Básicas Agronómicas y Biológicas. Laboratorio de Investigación y Servicios en Teledetección de Azul; Argentin

Completation of time series of water table levels in a flatland area of the Buenos Aires province

Se presenta como objetivo el completamiento de registros temporales de niveles freáticos someros en un sector deprimido perteneciente a la cuenca del Arroyo del Azul (provincia de Buenos Aires), en el marco de una modelación matemática de la hidrología subterránea. Los registros completados conforman la condición de contorno aguas arriba del dominio de modelación. Se contemplaron diferentes series temporales para correlacionarlas con los niveles freáticos: a) anomalías acumuladas de precipitación, b) anomalías gravimétricas (misión satelital GRACE) y c) anomalías acumuladas hidrológicas (diferencia entre la precipitación y la evapotranspiración potencial). De los seis pozos freatimétricos seleccionados para el análisis y para el período donde se presentan las series en forma completa (oct 2014- abr 2016) se deduce que las anomalías de precipitación (a) presentan los coeficientes de correlación r más bajos y fue descartada como serie análoga. Las anomalías gravimétricas mensuales (b), Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) misión conjunta de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) presentaron correlaciones buenas, con valores de r entre 0.624 y 0.798, aunque la serie suministrada se discontinúa desde 2017. Las anomalías hidrológicas acumuladas, que fueron calculadas a escala diaria y retrasadas respecto los niveles un lag semanal para mejorar las regresiones, presentaron correlaciones muy buenas, con r entre 0.861 y 0.894, fueron las seleccionadas como serie análoga de completamiento. Considerando la mejor disponibilidad de datos climáticos frente a los satelitales y en virtud de los buenos resultados alcanzados se recomienda el uso de esta metodología en sectores de niveles freáticos someros donde el proceso de evaporación puede considerarse una componente hidrológica de importancia.The objective is to complete temporary records of shallow water tables in a depressed sector belonging to the Azul river basin (province of Buenos Aires), within the framework of a groundwater mathematical modelling. The completed records make up the upstream boundary condition of the fluxes in the domain. Different time series were considered to correlate them with the water table levels: a) accumulated precipitation anomalies, b) gravimetric anomalies (GRACE satellite mission) and c) accumulated hydrological anomalies (difference between precipitation and potential evapotranspiration). From the six wells selected for the analysis and for the period where the series have completed records (Oct 2014-Apr 2016) it can be deduced that the precipitation anomalies (a) present the lowest correlation coefficients r and it was discarded as analog series. The monthly gravimetric anomalies (b), Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) joint mission of NASA and the German Aerospace Center (DLR) showed good correlations, with values of r ranged between 0.624 and 0.798, although the series support has been discontinued since 2017. The accumulated hydrological anomalies, which were calculated on a daily scale and lagged with respect to the water levels by a weekly lag to improve the regressions, presented very good correlations, with r ranged between 0.861 and 0.894, and were selected as an analog completion series. Considering the better availability of climatic data compared to satellite data and good results achieved, the use of this methodology is recommended in sectors with shallow groundwater levels where the evaporation process can be considered an important hydrological component.Fil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentin

Levels forecast for flood warning in Gran Rosario, Santa Fe, Argentina

Con el objeto de reducir la vulnerabilidad ante inundaciones en el Gran Rosario (Santa Fe, Argentina) la Autoridad Hídrica Provincial gestionó la instalación de una red para registro de variables hidrológicas, junto con el desarrollo de un modelo de pronóstico de niveles. En este trabajo se presentan el modelo matemático distribuido empleado y algunos resultados parciales. El modelo consta de cuatro módulos: generación de lluvia, determinación del estado de humedad antecedente del suelo, cálculo de pérdidas iniciales, y simulación de escurrimiento superficial y pronóstico de niveles. El desempeño del modelo fue satisfactorio en términos de comparación entre limnigramas observados y pronosticados. En eventos de mediana magnitud se evidencia la sensibilidad de los resultados al estado de humedad antecedente del suelo, mientras que para eventos importantes los resultados presentan mayor certidumbre.In order to reduce flooding vulnerability in Rosario city and surroundings (Santa Fe, Argentina) the Provincial Water Authority managed the installation of a telemetric network to monitoring hydrological variables, along with the development of a river levels forecasting model. This paper presents the structure of the mathematical model used and some partial results. The model's architecture is based on four modules: rainfall generation, estimation of antecedent soil moisture conditions, initial loss and infiltration calculation, and runoff simulation and levels forecast. The performance of the proposed model was successful in terms of comparison between measured and forecasted levels. Medium-size events evidence the sensitivity of the results to the antecedent soil moisture conditions; while the results for important rain events have greater certainty.Fil: Scuderi, Carlos Marcelo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas Ingeniería y Agrimensura. Escuela de Ingeniería Civil. Departamento de Hidráulica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; ArgentinaFil: Riccardi, Gerardo Adrian. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas Ingeniería y Agrimensura. Escuela de Ingeniería Civil. Departamento de Hidráulica; ArgentinaFil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas Ingeniería y Agrimensura. Escuela de Ingeniería Civil. Departamento de Hidráulica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentin

Validación de una metodología empírica para evaluar modificaciones del riesgo de inundación urbana ante escenarios hipotéticos de uso del suelo

Con el propósito de analizar la incidencia de los espacios verdes urbanos y periurbanos en la dinámica hídrica de subcuencas urbanas de la ciudad de Rosario se propuso, en trabajos precedentes, una metodología de estimación de los cambios en el riesgo de inundación pluvial urbana frente a cambios de uso del suelo. La metodología es de carácter empírico y se basa en la fórmula racional de Mulvaney junto con la expresión de Kieffer y Chu para las curvas IDR, siendo aplicada a 5 cuencas urbanas de Rosario, considerando un escenario base (actual) de uso del suelo y 3 escenarios futuros con/sin disponibilidad de espacios verdes. En este trabajo se valida la metodología empírica aplicando una estimación estadística convencional a las cuencas anteriores. La misma contempla la estimación de parámetros geomorfológicos e hidrológicos de las cuencas para el escenario base y los escenarios futuros, aplicando el Colorado Urban Hydrograph Procedure, CUHP. Se procesan series pluviométricas de Rosario Aero (71 años de extensión, alrededor de 7000 eventos) construyendo hietogramas de lluvia total y neta mediante un coeficiente de escorrentía por cuenca y escenario. Se generan series de caudales diarios y se seleccionan los máximos anuales, asignándoles leyes de distribución de probabilidad (Gumbel). Finalmente, para cada cuenca y escenario se obtienen los cambios de probabilidad de excedencia para las series actuales y futuras de caudales. Al comparar los resultados con la metodología empírica se alcanzan coeficientes de correlación muy altos (0.9975) y coeficientes de eficiencia de Nash-Sutcliffe elevados (0.9929). Consecuentemente la metodología denominada empírica constituye una simple y efectiva herramienta para estimar los cambios en el riesgo de inundación ante cambios de uso del suelo evaluados a través del coeficiente de escorrentía.In order to analyze the incidence of urban and peri-urban green spaces in the water dynamics of urban sub-basins of the city of Rosario, a methodology was proposed in previous papers to estimate the changes in the urban flood risk in front of land use changes. The methodology is an empirical approach and is based on Mulvaney's rational formula together with the expression of Kieffer and Chu for the IDR curves, being applied to 5 urban watersheds of Rosario, considering a base (current) scenario of land use and three future scenarios with / without availability of green spaces. In this work the empirical methodology is validated applying a conventional statistical estimation to the previous basins. It contemplates the estimation of geomorphological and hydrological parameters of the basins for the base scenario and future scenarios, applying the Colorado Urban Hydrograph Procedure, CUHP. Rosario Aero's rainfall series (71 years of extension, around 7,000 events) are processed, constructing total and net rainfall hyetographs by means of a runoff coefficient by basin and scenario. Series of daily flows are generated and annual maxima are selected, assigning probability distribution functions (Gumbel). Finally, for each basin and scenario the exceedance probability changes are obtained for the current and future series of flows. When comparing the results with the empirical methodology, very high correlation coefficients (0.9975) and high Nash-Sutcliffe efficiency coefficients (0.9929) are achieved. Consequently, the so-called empirical methodology is a simple and effective tool for estimating changes in flood risk in the face of changes in land use evaluated through the runoff coefficient.Fil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bracalenti, Laura. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Arquitectura, Planeamiento y Diseño. Centro de Estudios del Ambiente Humano; Argentin

Tracking the origin of invasive Rosa rubiginosa populations in Argentina

The exact geographic origin of invasive species populations is rarely known; however, such knowledge is vital to understanding species’ invasion success, spread, and evolution as well as for assessing any biological control options. We investigated the shrub Rosa rubiginosa L., focusing on the presumed European origin of invasive populations in Argentina. We analyzed eight polymorphic microsatellite loci among 102 native (European) and 29 invasive (mainly central Argentinean and Patagonian) populations. Genetic diversity in the invasive range was clearly lower than in the native range, possibly because of a low number of introductions. Contrary to earlier hypotheses, the interpretation of principal coordinate analysis results and Jaccard dissimilarities contradicts the idea of the Argentinean populations having a Spanish origin. Instead, we found a close similarity between Argentinean samples and those from Germany, the Czech Republic, and Austria. We therefore assume that these neighboring countries are the most probable source regions for the Argentinean populations, which in some cases may also have arrived via Chile. According to historic information, emigrants from these regions may have introduced R. rubiginosa to South America in the nineteenth century on at least two occasions, either for food or as rootstock material for propagating living fences.Fil: Hirsch, Heidi. Martin-Luther-University Halle-Wittenberg; AlemaniaFil: Zimmermann, Heike. Martin-Luther-University Halle-Wittenberg; AlemaniaFil: Ritz, Christiane M.. Senckenberg Museum of Natural History Goerlitz; AlemaniaFil: Wissemann, Volker. Justus-Liebig-University Giessen; AlemaniaFil: von Wehrden, Henrik. Martin-Luther-University Halle-Wittenberg; Alemania. Leuphana University, Institute of Ecology and Environmental Chemistry; AlemaniaFil: Renison, Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; ArgentinaFil: Wesche, Karsten. Senckenberg Museum of Natural History Goerlitz; AlemaniaFil: Welk, Erik. Martin-Luther-University Halle-Wittenberg; AlemaniaFil: Hensen, Isabell. Martin-Luther-University Halle-Wittenberg; Alemani

Analysis and correction of digital elevation models for plain areas

Water movement modeling in plain areas requires digital elevation models (DEMs) adequately representing the morphological and geomorphological land patterns including the presence of civil structures that could affect water flow patterns. This has a direct effect on water accumulation and water flow direction. The objectives of this work were to analyze, compare and improve DEMs so surface water movement in plain areas could be predicted. In order to do that, we evaluated the accuracy of a digital elevation data set consisting in 4,064 points measured with a differential GPS in a plain area of central Buenos Aires province. Three DEMs were analyzed: (1) the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), (2) the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) and (3) the Advanced Land Observing Satellite with the Phased Array Type L-Band Synthetic Aperture Radar (ALOS PALSAR). Several topographic attributes (i.e., height, surface area, land slope, delimitation of geomorphological units, civil structures, basin boundaries and streams network) and different interpolation methods were analyzed. The results showed that both the SRTM and the ALOS PALSAR DEMs had a ± 4.4 m root mean square error (RMSE) in contrast to the ASTER DEM which had a ± 9 m RMSE. Our analysis proved that the best DEM representing the study area is the SRTM. The most suitable interpolation methods applied to the SRTM were the inverse distance weighting and the ANUDEM, whereas the spline method displayed the lowest vertical accuracy. With the proposed method we obtained a DEM for the study area with a ± 3.2 m RMSE, a 33% error reduction compared to the raw DEM.Fil: Guevara Ochoa, Cristian. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; ArgentinaFil: Vives, Luis Sebastián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; ArgentinaFil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas Ingeniería y Agrimensura. Centro Universidad Rosario de Investigaciones Hidroambientales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; ArgentinaFil: Masson, Ignacio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Fajardo, Luisa. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras - Sede Azul; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Scioli, Carlos. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas. Centro de Estudios de Variabilidad y Cambio Climático; Argentin

Validation and correction of satellite-estimated precipitation using ground observations in the Pampean region of Argentina

Las estimaciones de precipitación basadas en satélites representan una valiosa fuente de información alternativa para diferentes aplicaciones hidrológicas, por lo que entender la habilidad de los productos satelitales para capturar la variabilidad espacial y temporal de la precipitación es crucial para el desarrollo de sistemas de monitoreo y alerta hidrometeorológica. En este trabajo se evalúa la confiabilidad de tres productos de precipitación satelital (PPS) en la región pampeana argentina, antes y después de aplicarles el método de corrección de sesgo Quantile Mapping. Los PPS usados son TMPA, CMORPH e IMERG, todos en sus versiones en tiempo casi real. La evaluación se realizó mediante estadísticos categóricos y descriptivos a fin de conocer su capacidad en proporcionar estimaciones confiables y detectar correctamente la magnitud de los eventos. El análisis de los estadísticos categóricos se realizó a nivel diario; en este caso, los PPS estiman mejor las observaciones para intensidades bajas (menores a 5 mm) y medias (entre 5 y 20 mm) que para intensidades altas (mayores a 20 mm). La evaluación de estadísticos descriptivos a nivel mensual mostró que el CMORPH tiene mayor capacidad de detección en los trimestres EFM y AMJ, mientras que el IMERG obtuvo los menores errores para los trimestres JAS y OND. La incorporación de un método de remoción del sesgo en el proceso de validación de los PPS introdujo mejoras significativas en los estadísticos evaluados. Especialmente el CMORPH superó su rendimiento al compararlo con el IMERG, siendo el TMPA el que mayores errores presenta en la región.Satellite-estimated precipitation represent an alternative source of information for different hydrological applications, hence understanding the skill of satellite products to capture the spatial and temporal variability of precipitation is crucial for the development of hydrometeorological monitoring and early warning systems. This study evaluates the reliability of three satellite precipitation products (SPP) in the Pampean region of Argentina, before and after applying the Quantile Mapping bias correction method. The SPP used are TMPA, CMORPH and IMERG in their near real time versions. The evaluation was carried out using categorical and descriptive statistics in order to assess their skills to provide reliable estimates and correctly detect the magnitude of precipitation events. The categorical statistical analysis was carried out at a daily time step, in this case SPPs better estimate the observations for low intensities (less than 5 mm) and medium (between 5 and 20 mm) than for high intensities (greater than 20 mm). The evaluation of the descriptive statistics at the monthly level showed that the CMORPH has the highest detection skill in the EFM and AMJ quarters, while the IMERG obtained the lowest errors for the JAS and OND quarters. The incorporation of a bias removal method in the SPP validation process introduced significant improvements in the evaluated statistics. Especially the CMORPH which significantly improved its performance when compared with the IMERG, being the TMPA the one showing the larger errors in the region.Fil: Blanco Perez, Martin Alejandro. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff"; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura; ArgentinaFil: Demaria, Eleonora. No especifíca;Fil: Cazenave, Georgina. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff". - Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Hidrología de Llanuras "Dr. Eduardo Jorge Usunoff"; ArgentinaFil: Zimmermann, Erik Daniel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Quantum transport in topological surface states of Bi2_2Te3_3 nanoribbons

Quasi-1D nanowires of topological insulators are emerging candidate structures in superconductor hybrid architectures for the realization of Majorana fermion based quantum computation schemes. It is however technically difficult to both fabricate as well as identify the 1D limit of topological insulator nanowires. Here, we investigated selectively-grown Bi$_2$Te$_3$ topological insulator nanoribbons and nano Hall bars at cryogenic temperatures for their topological properties. The Hall bars are defined in deep-etched Si$_3$N$_4$/SiO$_2$ nano-trenches on a silicon (111) substrate followed by a selective area growth process via molecular beam epitaxy. The selective area growth is beneficial to the device quality, as no subsequent fabrication needs to be performed to shape the nanoribbons. Transmission line measurements are performed to evaluate contact resistances of Ti/Au contacts applied as well as the specific resistance of the Bi$_2$Te$_3$ binary topological insulator. In the diffusive transport regime of these unintentionally $n$-doped Bi$_2$Te$_3$ topological insulator nano Hall bars, we identify distinguishable electron trajectories by analyzing angle-dependent universal conductance fluctuation spectra. When the sample is tilted from a perpendicular to a parallel magnetic field orientation, these high frequent universal conductance fluctuations merge with low frequent Aharonov-Bohm type oscillations originating from the topologically protected surface states encircling the nanoribbon cross section. For 500 nm wide Hall bars we also identify low frequent Shubnikov-de Haas oscillations in the perpendicular field orientation, that reveal a topological high-mobility 2D transport channel, partially decoupled from the bulk of the material.Comment: 13 pages, 5 figures, 6 pages supplementary information, 5 supplementary figure