Stable water isotope tracing through hydrological models for disentangling runoff generation processes at the hillslope scale

dc.contributor.authorWindhorst, David
dc.contributor.authorTimbe Castro, Edison Patricio
dc.contributor.authorKraft, Philipp
dc.contributor.authorFrede, Hans Georg
dc.contributor.authorBreuer, Lutz
dc.date.accessioned2018-01-11T21:21:51Z
dc.date.available2018-01-11T21:21:51Z
dc.date.issued2014
dc.descriptionLas 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.
dc.description.abstractHillslopes 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.
dc.identifier.doi10.5194/hess-18-4113-2014
dc.identifier.issn1027-5606
dc.identifier.urihttps://hess.copernicus.org/articles/18/4113/2014/
dc.language.isoes_ES
dc.sourceHydrology and earth system sciences
dc.subjectCatchment Modeling Framework
dc.subjectCMF
dc.subjectStable water isotopes
dc.subjectHillslope hidrology modeling
dc.subjectRichards equation
dc.titleStable water isotope tracing through hydrological models for disentangling runoff generation processes at the hillslope scale
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.afiliacionWindhorst, D., Universidad Justus Liebig Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.afiliacionTimbe, E., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionKraft, P., Universidad Justus Liebig Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.afiliacionFrede, H., Universidad Justus Liebig Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.afiliacionBreuer, L., Universidad Justus Liebig Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio1. Ciencias Naturales y Exactas
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado1.5.10 Recursos Hídricos
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado0521 - Ciencias Ambientales
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico052 - Medio Ambiente
dc.ucuenca.correspondenciaWindhorst, David, david.windhorst@umwelt.uni-giessen.de
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.factorimpacto2
dc.ucuenca.idautor0000-0001-8641-1246
dc.ucuenca.idautor0301289963
dc.ucuenca.idautor0000-0002-0991-8366
dc.ucuenca.idautorSgrp-4553-07
dc.ucuenca.idautor0000-0001-9720-1076
dc.ucuenca.indicebibliograficoSCOPUS
dc.ucuenca.numerocitaciones0
dc.ucuenca.urifuentehttps://www.hydrology-and-earth-system-sciences.net/
dc.ucuenca.versionVersión publicada
dc.ucuenca.volumenVolumen 18, número 10

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
documento.pdf
Size:
6.36 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
document

Collections