Sampling frequency trade-offs in the assessment of mean transit times of tropical montane catchment waters under semi-steady-state conditions

dc.contributor.authorTimbe Castro, Edison Patricio
dc.contributor.authorWindhorst, David
dc.contributor.authorCélleri Alvear, Rolando Enrique
dc.contributor.authorTimbe Castro, Luis Manuel
dc.contributor.authorCrespo Sánchez, Patricio Javier
dc.contributor.authorFrede, Hans Georg
dc.contributor.authorFeyen, Jan
dc.contributor.authorBreuer, Lutz
dc.date.accessioned2018-01-11T16:47:32Z
dc.date.available2018-01-11T16:47:32Z
dc.date.issued2015
dc.descriptionSe recolectaron muestras de eventos de precipitación y muestras semanales de agua de arroyos y suelos en una cuenca de captación de bosque nuboso tropical montano durante 2 años y se analizaron en busca de isótopos de agua estables para comprender el efecto de la frecuencia de muestreo en el desempeño de tres funciones de distribución de parámetros agrupados ( flujo de pistón exponencial, flujo de pistón lineal y gamma) que se utilizaron para estimar los tiempos medios de tránsito de las aguas. Los datos de precipitación, utilizados como función de entrada para los modelos, se agregaron a resoluciones de muestreo diarias, semanales, quincenales, mensuales y bimensuales, mientras que las frecuencias analizadas para los flujos de salida pasaron de semanales a bimensuales. Al utilizar diferentes escenarios que involucran diversas frecuencias de muestreo, este estudio revela que el efecto de reducir la frecuencia de muestreo depende del tipo de agua. Para las aguas del suelo, con tiempos de tránsito del orden de unas pocas semanas, hubo una clara tendencia a las predicciones excesivas. Por el contrario, la tendencia de las aguas de los arroyos, que tienen una señal isotópica más amortiguada y tiempos de tránsito medios del orden de 2 a 4 años, fue menos clara y mostró una dependencia del tipo de modelo utilizado. La compensación de las resoluciones de datos toscos podría conducir a conclusiones engañosas sobre cómo el agua realmente se mueve a través de la cuenca, a pesar de que estas predicciones podrían alcanzar mejores eficiencias de ajuste, menos incertidumbres, errores y sesgos. Para ambos tipos de agua, una frecuencia de muestreo óptima parece ser de 1 o como máximo 2 semanas. Los resultados de nuestros análisis brindan información para la planificación de futuros trabajos de campo en cuencas similares andinas u otras.
dc.description.abstractPrecipitation event samples and weekly based water samples from streams and soils were collected in a tropical montane cloud forest catchment for 2 years and analyzed for stable water isotopes in order to understand the effect of sampling frequency in the performance of three lumped-parameter distribution functions (exponential-piston flow, linear-piston flow and gamma) which were used to estimate mean transit times of waters. Precipitation data, used as input function for the models, were aggregated to daily, weekly, bi-weekly, monthly and bi-monthly sampling resolutions, while analyzed frequencies for outflows went from weekly to bi-monthly. By using different scenarios involving diverse sampling frequencies, this study reveals that the effect of lowering the sampling frequency depends on the water type. For soil waters, with transit times on the order of few weeks, there was a clear trend of over predictions. In contrast, the trend for stream waters, which have a more damped isotopic signal and mean transit times on the order of 2 to 4 years, was less clear and showed a dependence on the type of model used. The trade-off to coarse data resolutions could potentially lead to misleading conclusions on how water actually moves through the catchment, notwithstanding that these predictions could reach better fitting efficiencies, fewer uncertainties, errors and biases. For both water types an optimal sampling frequency seems to be 1 or at most 2 weeks. The results of our analyses provide information for the planning of future fieldwork in similar Andean or other catchments.
dc.identifier.doi10.5194/hess-19-1153-2015
dc.identifier.issn1027-5606
dc.identifier.urihttps://hess.copernicus.org/articles/19/1153/2015/
dc.language.isoes_ES
dc.sourceHydrology and Earth System Sciences
dc.subjectStable water isotopes
dc.subjectSampling frequency
dc.subjectModel sensitivity
dc.subjectLumped model
dc.titleSampling frequency trade-offs in the assessment of mean transit times of tropical montane catchment waters under semi-steady-state conditions
dc.title.alternativeCompensación de la frecuencia de muestreo en la evaluación de los tiempos de tránsito medios de las aguas de captación montañosas tropicales en condiciones de estado semiestacionario
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.afiliacionTimbe, E., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Timbe, E., Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Cuenca, Ecuador; Timbe, E., Universidad Justus Liebig Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.afiliacionWindhorst, D., Justus Liebig University Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.afiliacionCelleri, R., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionTimbe, L., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionCrespo, P., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionFrede, H., Justus Liebig University Giessen, Giessen, Alemania
dc.ucuenca.afiliacionFeyen, J., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionBreuer, L., Justus Liebig University 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.correspondenciaTimbe Castro, Edison Patricio, edison.timbe@ucuenca.edu.ec
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.factorimpacto2
dc.ucuenca.idautor0301289963
dc.ucuenca.idautor0000-0001-8641-1246
dc.ucuenca.idautor0602794406
dc.ucuenca.idautor0301102307
dc.ucuenca.idautor0102572773
dc.ucuenca.idautorSgrp-4555-6
dc.ucuenca.idautor0000-0002-2334-6499
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 19, número 3

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