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Título : Understanding uncertainties when inferring mean transit times of water trough tracer-based lumped-parameter models in Andean tropical montane cloud forest catchments
Autor: Timbe Castro, Edison Patricio
Crespo Sanchez, Patricio Javier
Feyen, Jan
Windhorst, David
Frede, Ha G.
Breuer, Lars
Correspondencia: Timbe Castro, Edison Patricio, edison.timbe@ucuenca.edu.ec
Palabras clave : Stable water isotopes
Transit time distribution functions
Convolution method
GLUE approach
Generalised likelihood uncertainty estimation
Area de conocimiento FRASCATI amplio: 1. Ciencias Naturales y Exactas
Area de conocimiento FRASCATI detallado: 1.5.10 Recursos Hídricos
Area de conocimiento FRASCATI específico: 1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente
Area de conocimiento UNESCO amplio: 05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas
Area de conocimiento UNESCO detallado: 0521 - Ciencias Ambientales
Area de conocimiento UNESCO específico: 052 - Medio Ambiente
Fecha de publicación : 2014
Volumen: Volumen 18, número 4
Fuente: Hydrology and Earth System Sciences
metadata.dc.identifier.doi: 10.5194/hess-18-1503-2014
Tipo: ARTÍCULO
Abstract: 
Weekly samples from surface waters, springs, soil water and rainfall were collected in a 76.9 km2 mountain rain forest catchment and its tributaries in southern Ecuador. Time series of the stable water isotopes δ18O and δ2H were used to calculate mean transit times (MTTs) and the transit time distribution functions (TTDs) solving the convolution method for seven lumped-parameter models. For each model setup, the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) methodology was applied to find the best predictions, behavioral solutions and parameter identifiability. For the study basin, TTDs based on model types such as the linear–piston flow for soil waters and the exponential–piston flow for surface waters and springs performed better than more versatile equations such as the gamma and the two parallel linear reservoirs. Notwithstanding both approaches yielded a better goodness of fit for most sites, but with considerable larger uncertainty shown by GLUE. Among the tested models, corresponding results were obtained for soil waters with short MTTs (ranging from 2 to 9 weeks). For waters with longer MTTs differences were found, suggesting that for those cases the MTT should be based at least on an intercomparison of several models. Under dominant baseflow conditions long MTTs for stream water ≥ 2 yr were detected, a phenomenon also observed for shallow springs. Short MTTs for water in the top soil layer indicate a rapid exchange of surface waters with deeper soil horizons. Differences in travel times between soils suggest that there is evidence of a land use effect on flow generation.
Resumen : 
Se recolectaron muestras semanales de aguas superficiales, manantiales, agua del suelo y lluvia en una cuenca de captación de selva tropical montañosa de 76,9 km2 y sus afluentes en el sur de Ecuador. Se utilizaron series de tiempo de los isótopos de agua estables δ18O y δ2H para calcular los tiempos de tránsito medios (MTT) y las funciones de distribución del tiempo de tránsito (TTD) resolviendo el método de convolución para siete modelos de parámetros agrupados. Para cada configuración de modelo, se aplicó la metodología de estimación de incertidumbre de probabilidad generalizada (GLUE) para encontrar las mejores predicciones, soluciones de comportamiento e identificabilidad de parámetros. Para la cuenca de estudio, los TTD basados ​​en tipos de modelos como el flujo de pistón lineal para aguas del suelo y el flujo de pistón exponencial para aguas superficiales y manantiales funcionaron mejor que ecuaciones más versátiles como la gamma y los dos reservorios lineales paralelos. No obstante, ambos enfoques arrojaron una mejor bondad de ajuste para la mayoría de los sitios, pero con una incertidumbre considerablemente mayor mostrada por GLUE. Entre los modelos probados, se obtuvieron los resultados correspondientes para las aguas del suelo con MTT cortos (que van de 2 a 9 semanas). Para las aguas con MTT más largos se encontraron diferencias, lo que sugiere que para esos casos el MTT debería basarse al menos en una intercomparación de varios modelos. Bajo condiciones dominantes de flujo base, se detectaron MTT largos para agua de corriente ≥ 2 años, un fenómeno también observado para manantiales poco profundos. Los MTT cortos para el agua en la capa superior del suelo indican un rápido intercambio de aguas superficiales con horizontes de suelo más profundos. Las diferencias en los tiempos de viaje entre los suelos sugieren que existe evidencia de un efecto del uso de la tierra en la generación de flujo.
URI : https://hess.copernicus.org/articles/18/1503/2014/
URI Fuente: https://hess.copernicus.org/articles/18/issue4.html
ISSN : 1027-5606
Aparece en las colecciones: Artículos

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