Recursos hídricos de la nieve

El agua de fusión es el producto final de un balance energético positivo de la cobertura de nieve, que incluye el calor intercambiado con la atmósfera, la radiación solar o radiación de onda larga de la atmósfera y las nubes. Al estimar con precisión el balance de energía de una cuenca innivada, podemos predecir con precisión la escorrentia que se produzca en los próximos días. Esta es la función del modelo usado por meteoexploration: SnowDEM (Snow Distributed Energy balance Model).

SnowDEM

SnowDEm es un modelo numérico desarrollado por Corripio (2003, 2004), que hace una evaluación detallada de todos los flujos de energía en la cobertura de nieve a escala de la cuenca. Incorpora la topografía a muy alta resolución, y por lo tanto es adecuado para su aplicación en zonas de montaña. Se puede combinar con datos de alta resolución de modelos climáticos regionales, proporcionando una herramienta excelente para pronosticar el volumen de agua del deshielo.

La capacidad de evaluar la producción de agua se expone en la siguiente figura, que muestra la comparación entre la descarga de agua modelada y medida en intervalos de una hora:

Figura 1.- Descarga modelada (violeta-rojo) y medida (azul) en intervalos de una hora a lo largo de tres meses de verano en un glaciar en los Alpes suizos. La estación de medición es la toma de agua de la central hidroeléctrica Grande Dixence.

El modelo está diseñado para producir gráficos en intervalos de tiempo seleccionados, por lo que su ejecución se puede controlar en cada momento, como se muestra a continuación en la animación. Se pueden incorporar datos de observación directa (estaciones meteorológicas automáticas) o derivados de los modelos regionales de predicción meteorológica. También utiliza imágenes de la superficie (véase la sección sobre monitoreo de superficie), ya sea para entrada de datos o para pruebas y validación.

Figura 2.- Animación de los gráficos SnowDEM para una simulación de 2 días del balance energético y producción de agua por fusión de una cuenca alpina.

Algunos de los resultados de los modelos se puede ver en la siguiente animación del cambio de la cubierta de nieve, y las nevadas recientes en los picos más altos. Estas imágenes se compararon con la observación y mapas derivados del seguimiento fotográfico de superficie con excelentes resultados.

Figura 3.- Evolución de la cobertura de nieve en un glaciar en los Alpes suizos a lo largo de dos meses de verano. A medida que se derrite la nieve la lengua es visible en el lado norte. La reflectividad se hace más pequeña a medida que la nieve envejece, cada vez más gris en la imagen, hasta la primera caída de nieve, primero en los picos más altos y a veces sobre toda la cuenca. Observe cómo hacia el final del período el modelo es capaz de captar el efecto de algunas morrenas mediales sobre el derretimiento de la nieve, por el lado izquierdo de la lengua media.

Acoplado de los modelos atmosférico y nieve

Para estimar la descarga de agua y la nieve derretida en los próximos días, combinamos pronósticos numéricos con el balance energético nieve. La variable más incierta en el pronóstico del tiempo es la cantidad de precipitación, pero el modelo WRF-ARW suele tener un alto porcentaje de fiabilidad en este campo.

Pronóstico de precipitaciones

La capacidad del modelo atmosférico WRF para replicar la precipitación en terreno montañoso se muestra en los resultados de una simulación del WRF-ARW para las montañas de Sierra Nevada en el sureste de España. WRF Anidado, núcleo ARW con una resolución de 2 km.

Figura 4.- Contornos de precipitación (mm/m2) sobre un mapa en relieve de Sierra Nevada para un caso de precipitación fuerte en octubre y noviembre. La ubicación del pico de precipitación se confirmó cualitativamente con las observaciones locales. La mayor altitud de la superficie es de 3482 m snm en el pico Mulhacén, 37.0533, -3.31139.

 

Figura 5.- Comparación entre la precipitación modelada y medido en el emplazamiento Capilera, que se muestra mediante un triángulo azul en el mapa anterior. Los gráficos son parte de un informe para el parque nacional de Sierra Nevada, como parte de un proyecto de evaluación de los recursos hídricos de la nieve en la región.