Title: | Model intercomparison to explore catchment functioning: results from a remote montane tropical rainforest |
Authors: | Plesca, Ina Timbe Castro, Edison Patricio Exbrayat, Jean Francois Windhorst, David Kraft, Philipp Crespo Sanchez, Patricio Javier Vaché, K. B. Frede, Hans Georg Breuer, Lutz |
metadata.dc.ucuenca.correspondencia: | Breuer, Lutz, lutz.breuer@umwelt.uni-giessen.de |
Keywords: | Catchment hydrology modeling Catchment runoff modeling Model intercomparison |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio: | 1. Ciencias Naturales y Exactas |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado: | 1.5.10 Recursos Hídricos |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico: | 1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio: | 05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado: | 0521 - Ciencias Ambientales |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico: | 052 - Medio Ambiente |
Issue Date: | 2012 |
metadata.dc.ucuenca.volumen: | Volumen 239 |
metadata.dc.source: | Ecological Modelling |
metadata.dc.identifier.doi: | 10.1016/j.ecolmodel.2011.05.005 |
metadata.dc.type: | ARTÍCULO |
Abstract: | Catchment-scale runoff generation involves a complex interaction of physical and chemical processes operating over a wide distribution of spatial and temporal scales. Understanding runoff generation is challenged by this inherent complexity – the more uncertain step of predicting the hydrologic response of catchments is that much more challenging. Many different hypotheses have been implemented in hydrological models to capture runoff generation processes and provide hydrologic predictions. These concepts have been developed based on extended field observations. Here we propose inferring water flux understanding and catchment exploring through the application of a variety of available hydrological models as a mechanism to build upon and extend models that have been developed to capture particular hydrological processes. We view this ensemble modeling strategy as particularly appropriate in ungauged catchments. The study is carried out in a tropical montane rainforest catchment in Southern Ecuador. The catchment is 75 km2 and is covered by forest in the south, while the northern slopes have been partly deforested for grazing. Annual rainfall is highly variable, reaching up to 5700 mm per year in the upper parts of the catchment. To explore the dominating runoff processes, an ensemble of 6 hydrological models with different structures applied over different levels of both spatial and temporal detail was developed. The ensemble includes spatially lumped (HBV-light), semi-distributed (HEC-HMS, CHIMP, SWAT, LASCAM) and a fully distributed model (HBV-N-D). The hydro-statistical toolkit WETSPRO was used to characterize simulated and observed hydrographs. Estimated baseflow indices, flow minima and maxima, flow duration curves and cumulative errors were generated and compared among the ensemble of models. This process facilitated the exploration of processes controlling runoff generation, enabled an evaluation of the applicability of the screened models to tropical montane rainforests, and provided the capacity to evaluate and explain where different models failed. |
Description: | La generación de escorrentía a escala de captación implica una interacción compleja de procesos físicos y químicos que operan en una amplia distribución de escalas espaciales y temporales. Comprender la generación de escorrentía se ve desafiado por esta complejidad inherente: el paso más incierto de predecir la respuesta hidrológica de las cuencas hidrográficas es mucho más desafiante. Se han implementado muchas hipótesis diferentes en modelos hidrológicos para capturar los procesos de generación de escorrentía y proporcionar predicciones hidrológicas. Estos conceptos se han desarrollado sobre la base de observaciones de campo ampliadas. Aquí proponemos inferir la comprensión del flujo de agua y la exploración de cuencas a través de la aplicación de una variedad de modelos hidrológicos disponibles como un mecanismo para construir y ampliar modelos que han sido desarrollados para capturar procesos hidrológicos particulares. Consideramos que esta estrategia de modelado de conjuntos es particularmente apropiada en cuencas hidrográficas no calibradas. El estudio se lleva a cabo en una cuenca de captación de selva tropical montañosa en el sur de Ecuador. La cuenca es de 75 km2 y está cubierta por bosques en el sur, mientras que las laderas del norte han sido deforestadas en parte para el pastoreo. La precipitación anual es muy variable, alcanzando hasta 5700 mm por año en las partes altas de la cuenca. Para explorar los procesos dominantes de escorrentía, se desarrolló un conjunto de 6 modelos hidrológicos con diferentes estructuras aplicadas en diferentes niveles de detalle espacial y temporal. El conjunto incluye agrupados espacialmente (HBV-light), semidistribuidos (HEC-HMS, CHIMP, SWAT, LASCAM) y un modelo completamente distribuido (HBV-N-D). El conjunto de herramientas hidroestadísticas WETSPRO se utilizó para caracterizar hidrogramas simulados y observados. Se generaron índices estimados de flujo base, mínimos y máximos de flujo, curvas de duración de flujo y errores acumulativos y se compararon entre el conjunto de modelos. Este proceso facilitó la exploración de procesos que controlan la generación de escorrentía, permitió una evaluación de la aplicabilidad de los modelos seleccionados a las selvas tropicales montanas y brindó la capacidad de evaluar y explicar dónde fallaron los diferentes modelos. |
URI: | https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304380011002663?via%3Dihub |
metadata.dc.ucuenca.urifuente: | https://www.sciencedirect.com/journal/ecological-modelling/vol/239/suppl/C |
ISSN: | 03043800, 18727026 |
Appears in Collections: | Artículos
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