Title: | Stable water isotope tracing through hydrological models for disentangling runoff generation processes at the hillslope scale |
Authors: | Windhorst, David Timbe Castro, Edison Patricio Kraft, Philipp Frede, Hans Georg Breuer, Lutz |
metadata.dc.ucuenca.correspondencia: | Windhorst, David, david.windhorst@umwelt.uni-giessen.de |
Keywords: | Catchment Modeling Framework CMF Stable water isotopes Hillslope hidrology modeling Richards equation |
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: | 2014 |
metadata.dc.ucuenca.volumen: | Volumen 18, número 10 |
metadata.dc.source: | Hydrology and earth system sciences |
metadata.dc.identifier.doi: | 10.5194/hess-18-4113-2014 |
metadata.dc.type: | ARTÍCULO |
Abstract: | Hillslopes are the dominant landscape components where incoming precipitation becomes groundwater, streamflow or atmospheric water vapor. However, directly observing flux partitioning in the soil is almost impossible. Hydrological hillslope models are therefore being used to investigate the processes involved. Here we report on a modeling experiment using the Catchment Modeling Framework (CMF) where measured stable water isotopes in vertical soil profiles along a tropical mountainous grassland hillslope transect are traced through the model to resolve potential mixing processes. CMF simulates advective transport of stable water isotopes 18O and 2H based on the Richards equation within a fully distributed 2-D representation of the hillslope. The model successfully replicates the observed temporal pattern of soil water isotope profiles (R2 0.84 and Nash–Sutcliffe efficiency (NSE) 0.42). Predicted flows are in good agreement with previous studies. We highlight the importance of groundwater recharge and shallow lateral subsurface flow, accounting for 50 and 16% of the total flow leaving the system, respectively. Surface runoff is negligible despite the steep slopes in the Ecuadorian study region. |
Description: | Las laderas son los componentes dominantes del paisaje donde la precipitación entrante se convierte en agua subterránea, flujo de corriente o vapor de agua atmosférico. Sin embargo, es casi imposible observar directamente la partición del flujo en el suelo. Por lo tanto, se están utilizando modelos hidrológicos de laderas para investigar los procesos involucrados. Aquí informamos sobre un experimento de modelado que utiliza el Catchment Modeling Framework (CMF) en el que isótopos estables del agua observados en perfiles verticales de suelo a lo largo de un transecto de ladera de pastizales montañosos tropicales son trazados a través del modelo para resolver posibles procesos de mezcla. CMF simula el transporte advectivo de isótopos de agua estables 18O y 2H basándose en la ecuación de Richards dentro de una representación bidimensional completamente distribuida de la ladera. El modelo replica con éxito el patrón temporal observado de los perfiles de isótopos del agua del suelo (R2 0,84 y eficiencia Nash-Sutcliffe (NSE) 0,42). Los flujos previstos concuerdan bien con estudios previos. Destacamos la importancia de la recarga de agua subterránea y el flujo subsuperficial lateral poco profundo, que representan el 50 y el 16% del flujo total que sale del sistema, respectivamente. La escorrentía superficial es insignificante a pesar de las pendientes pronunciadas en la región de estudio ecuatoriana. |
URI: | https://hess.copernicus.org/articles/18/4113/2014/ |
metadata.dc.ucuenca.urifuente: | https://www.hydrology-and-earth-system-sciences.net/ |
ISSN: | 1027-5606 |
Appears in Collections: | Artículos
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