aplicaciÓn del modelo forhyd para simular la...

Meteorologia Colombiana W9 pp 31 -41 Marzo 2005 Bogotaacute DC ISSN-0124-6984

APLICACiOacuteN DEL MODELO FORHYD PARA SIMULAR LA PRECIPITACION NETA y LA EVAPORACiOacuteN DEL AGUA INTERCEPTADA POR EL DOSEL DE

CUATRO TIPOS DE BOSQUES EN LA AMAZONIA COLOMBIANA

APPLlCATION OF THE FORHYD MODEL TO SIMULATE NET PRECIPITATION AND INTERCEPTED WATER EVAPORATION IN FOREST CANOPIES

IN COLOMBIAN AMAZONIA

PATRICIA TELLEacuteZ GUIO Investigadora Proyecto Simulacioacuten del ciclo hidroloacutegico en tres tipos de uso del suelo de la Amazoniacutea Colombiana

Universidad Nacional de Colombia

FRANCISCO BOSCHELL VILLAMARIN Profesor Posgrado de Meteorologiacutea - Universidad Nacional de Colombia

CONRADO TOBOacuteN MARiacuteN Investigador PhD en Hidrologiacutea

Teacutellez P F Boschell amp C Toboacuten 2005 Aplicacioacuten del modelo FORHYD para simular la precipitacioacuten neta y la evaporacioacuten del agua Ilterceptada Meteoro Colomb 931-41 ISSN 0124-6984 Bogotaacute DC - Colombia

RESUMEN

la simulacioacuten o modelamiento en hidrologiacutea es una teacutecnica que permite entender las relaciones existentes entre variables hidroshyloacutegicas bioloacutegicas y ecoloacutegicas de un ecosistema En este artiacuteculo se aplica el modelo FORHYD para simular la Precipitacioacuten neta (Pn) y la evaporacioacuten del agua interceptada por el dosel parcialmente huacutemedo (Ei) en un Bosque Maduro (BM) un rastrojo de 30 antildeos (R30) un rastrojo de 18 antildeos (R18) un Rastrojo de 5 antildeos (R5)y un uso agriacutecola de chagra (CH) de la Amazonia Colombiana EL modelo calcula el balance de agua en el dosel a partir de las tasas de precipitacioacuten drenaje desde el dosel y la evaporacioacuten del agua interceptada por el dosel Este artiacuteculo constituye el segundo de una serie de artiacuteculos que muestran los reshysultados del proyecto Simulacioacuten del ciclo hidroloacutegico en tres tipos de uso del suelo de la Amazoniacutea Colombiana (Teacutellez 2003) desarrollado como tesis de Maestriacutea en Ciencias-Meteorologiacutea de la Universidad Nacional de Colombia El estudio se llevoacute a cabo en la regioacuten del Medio Caquetaacute Amazonia Colombiana parte Noroccidental de la Cuenca Amazoacutenica El modelo FORHYD fue calibrado y validado utilizando datos de observaciones de clima precipitacioacuten total (Pt) precipitacioacuten foliar (Th) y precipitacioacuten caulinar (St) recopiladas en campo durante un periodo de 15 meses comprendidos entre marzo de 2001 y junio de 2002 que sirvieron como variables de entrada al modelo y como variables diagnosticas para probar la aproximacioacuten del modelo para simular las observaciones de campo Los resultados mostraron que el modelo FORHYD reprodujo con una muy buena aproximacioacuten las observaciones de campo de la precipitacioacuten neta y la evaporacioacuten del agua interceptada Sin embargo la precisioacuten del modelo depende de una buena parametrizacioacuten la cual depende a la vez de una buena base de datos provenientes de observaciones de campo De esta manera el modelo se convierte en una herramienta uacutetil para simular los componentes del ciclo que no pueden ser faacutecilmente estimados en campo Por otro lado el modelo puede ser utilizado para simular escenarios criacuteticos de la variabilidad climaacutetica como por ejemplo sequiacuteas extremas

Palabras Clave Modelo FORHYD Precipitacioacuten neta Agua interceptada modela miento simulacioacuten bosque huacutemedo tropical Amazonia

ABSTRACT

Hydrologic simulation is a technique which allows us to understand the relationships among hydrological biological and ecological variables in an ecosystem In this research the FORHYD model is used to simulate the net precipitation and the water intercepted by

IDI METEOROLOGiacuteA COLOMBIANA Ndeg 9 MARZO 200511

the canopies of a mature forest a 30-year old secondary forest an 18-year old secondary forest a 5-year old secondary forest and a shifting cultivation plot alllocated in Colombias Amazonia The model calculates the water budget of the canopy by using the preshycipitation rates canopy drainage and evaporation of the water intercepted by the canopy This paper is the second one in a series of papers reporting the results of the research on the Simulation of the hydrological f1uxes in three different land use types of Colombian Amazonia The research was carried out in Middle Caquetaacute of Colombian Amazonia (northwestAmazon basin) The FORHYD model was calibrated and validated by using field observations of the climate net precipitation (pt) throughfall (th) and stemflow (St) which were monitored during a period of 15 months from March 2001 to June 2002 These observations were used as both input variables and diagnostic variables to probe the models precision to simulate field observations Results showed that FORHYD simulates with a good precision the net precipitation and the evaporation of the water intercepted by the canopy However the models precision depends on a good parametrization which in turn depends on a good data base of field observations The model is a good tool for simulating the hydrological cycle and can be used to simulate critical scenarios of climate variability

Keywords FORHYD model Gross Precipitation intercepted water modelling simulation tropical rain forest Amazonian

INTRODUCCiOacuteN

La simulacioacuten o modelamiento en hidrologiacutea es una teacutecnica que permite entender las relaciones existentes entre variables hidroshyloacutegicas bioloacutegicas y ecoloacutegicas de un ecosistema Una vez enshycontradas y cuantificadas dichas relaciones los modelos pueshyden ser usados para estimar los efectos sobre los ecosistemas cuando ocurren cambios en el sistema natural Por ejemplo la simulacioacuten puede ser aplicada al anaacutelisis del transporte del agua solutos y energiacutea en el suelo y a estimar la forma de utilishyzacioacuten de la humedad del suelo por las raiacuteces de las plantas con diferentes condiciones climaacuteticas (Hlllel 1979) Actualmente se encuentran un gran nuacutemero de modelos dentro del campo de la eco-hidrologiacutea o la relacioacuten entre la hidrologiacutea y la ecologia los cuales tratan de explicar coacutemo las plantas afectan las tasas de peacuterdida de agua desde la superficie de la tierra Estos modelos han sido desarrollados en apoyo a la investigacioacuten dirigida al crecimiento de cultivos (Feddes 1978 Feddes et al 1988 y 2001 Rossiter1999 FAO 2003) al desarrollo forestal (Jetten 1994 Ashby 1999 Dolman 1987 Bouten 1992 Rutter 1971 Bouten et al 1995 Toboacuten 1999) y a los efectos del cambio clishymaacutetico En este artiacuteculo se aplica el modelo FORHYD (FORest HYDrology - Hidrologiacutea de Bosques) para simular la Precipishytacioacuten neta (Pn) y la evaporacioacuten del agua interceptada por el dosel parcialmente huacutemedo (Ei) en un Bosque Maduro (BM) un rastrojo de 30 antildeos (R30) un rastrojo de 18 antildeos (R18) un Rastrojo de 5 antildeos (R5)y un uso agriacutecola de chagra (CH) de la Amazonia Colombiana El modelo FORHYD estaacute basado en el modelo de Rutter (Rutter et al (197119751977) el cual fue aplicado en un bosque de Pinos en Gran Bretantildea Posteriorshymente eacuteste principio fue modificado y adaptado a otros tipos de bosque y dentro de otras regiones fisiograacuteficas (Lloyd et al 1988 Bouten et al 1995 1996 Jetten 1994 Toboacuten 1999) El modelo calcula el balance de agua en el dosel a partir de las tasas de precipitacioacuten drenaje desde el dosel y la evaporacioacuten del agua interceptada por el dosel En resumen el modelo se puede expresar mediante la ecuacioacuten (Toboacuten 1999)

dS 1 D-E

dt (1 )

doacutende

donde

S (mm) Almacenamiento de agua en el dosel t (diacuteas) Tiempo D (mmdiacutea) Tasa de drenaje desde el dosel (goteo) I (mmdiacutea) Agua interceptada por el dosel E (mmdiacutea) Tasa de evaporacioacuten desde el dosel parcialmente huacutemedo P (mm) Precipitacioacuten total a (mm) Paraacutemetro de eficiencia de la interceptacioacuten

En el modelo FORHYD HE representa la evaporacioacuten duranshyte el aguacero e inmediatamente despueacutes y por lo tanto es equivalente a las peacuterdidas de agua por interceptacioacuten Ei (ver Teacutellez 2003a) Aquiacute hay que tener en cuenta que no toda el agua que es interceptada se evapora totalmente en el misshymo diacutea de ocurrencia del evento de precipitacioacuten dado que esto depende de otras variables como de la capacidad de almacenamiento del dosel y de las condiacuteciones atmosfeacutericas prevalecientes en ese momento

A la vez D se describe mediante una funcioacuten lineal (Calder 1977 Toboacuten 1999)

D DOb(S-C) para S gt C (3) D= O para S lt C (4)

donde

b (dias) paraacutemetro de drenaje C(mm) capacidad de almacenamiento de agua en el dosel (C CapP bull LAI) CapP paraacutemetro de almacenamiento de agua por el dosel LAI iacutendice de aacuterea foliar (Leaf Area Index)

La precipitacioacuten foliar (Th) y la precipitacioacuten neta (Pn) se calculan como sigue

Th D + P (5) Pn = Th + St (6)

p Precipitacioacuten libre (proporcioacuten de precipitacioacuten que no es interceptada por el dosel) St Flujo caulinar

La evaporacioacuten de referencia (Eo) para el dosel huacutemedo se 1 = a(P) (2) calcula por el meacutetodo de Penman- Monteith (Monteith1985)

TEacuteLLEZ BOSHELL amp TOBOacuteN APLICACiOacuteN MODELO FORHYD SIMULAR PRECIPITACiOacuteN Y EVAPORACIO

con el paraacutemetro de resistencia superficial (rs) igual a cero e introduciendo un paraacutemetro de ajuste para la resistencia aeroshydinaacutemica (e) de manera que la ecuacioacuten queda reducida a

Ea = Mn+ pCp(es -eJI e(rJ A(~+y) (7)

De acuerdo con Bouten (1992) la tasa de evaporacioacuten desde el dosel parcialmente huacutemedo es decir cuando SltC se calcula como

E=f(Ea ~J (8)

f(mm) paraacutemetro de eficiencia de la evaporacioacuten

El modelo utiliza como variables de entrada un archivo de clima el cual contiene las siguientes variables temshyperatura media humedad relativa velocidad del viento lleSistencia aerodinaacutemica radiacioacuten solar neta y radiacioacuten solar global Un archivo de precipitacioacuten un archivo con el mice de aacuterea foliar (LAI) y valores correspondientes a la bccioacuten de espacios vaciacuteos del dosel y a la capacidad de anacenamiento de agua por el dosel

ESe artiacuteculo constituye el segundo de una serie de artiacuteculos -e muestran los resultados del proyecto Simulacioacuten del cishyGJ hidroloacutegico en tres tipos de uso del suelo de la Amazoniacutea Colombiana (Teacutellez 2003) desarrollado dentro del marco de a tesis de Maestriacutea en Ciencias-Meteorologiacutea de la Unishy~idad Nacional de Colombia En el primer artiacuteculo (Teacutellez 2D03a) se explican los conceptos relacionados con los flujos bull Precipitacioacuten neta y Evaporacioacuten del agua interceptada par el dosel

AacuteREA DE ESTUDIO

8 presente estudio se llevoacute a cabo en la regioacuten del Medio Cashy~ Amazonia Colombiana parte Noroccidental de la Cuenshyca Amazoacutenica La regioacuten estaacute localizada entre las coordenashydas geograacuteficas 0deg37 y 1deg24 de latitud sur y 72deg23 Y 70deg43 de longitud Oeste a una altura de 150 msnm En particular esIe estudio se desarrollo en la localidad de Pentildea Roja (0deg37 a 0=42 de latitud sur y 72deg08 a 72deg05 de longitud Oeste) en predios de la comunidad indiacutegena Nonuya (Figura 1)

B aacuterea del Medio Caquetaacute pertenece a la zona de vida de Bosque huacutemedo tropical (Bh-T) seguacuten el sistema de clasificashyCIOacuten de Holdridge y se encuentra conformada por cuatro prinshy~Ies paisajes geomorfoloacutegicos formaciones de roca dura plano sedimentario terciario sistema de planos aluviales y terrazas de los riacuteos Andinos y sistema de planos aluviales y terrazas de riacuteos Amazoacutenicos La zona se encuentra cubierta por vegetacioacuten de bosque maduro vegetacioacuten secundaria o rastrojos de diferentes edades tierras con agricultura migrashyklria de tala y quema y tierras en pastizales Informacioacuten deshytalada sobre las caracteriacutesticas fiacutesicas de estos paisajes se encuentra en Duivenvoorden F J amp Lips (1993 1995)

La regioacuten del Medio Caquetaacute tiene un clima tropical huacutemeshydo clasificado como Afi de acuerdo con la clasificacioacuten de Koppen (Duivenvoorden F J amp Lips 1993) La precipitacioacuten media anual es aproximadamente de 3100 mm la temperashytura media anual es de 26 oC y la humedad relativa media anual es de 87 Se presentan principalmente dos periodos climaacuteticos al antildeo un periodo relativamente seco o con baja pluviosidad que va desde el final de diciembre hasta el final de febrero y un periodo huacutemedo o de alta pluviosidad que va desde marzo hasta mediados de diciembre Sin embargo en agosto ocurre un corto veranillo La distribucioacuten anual de la precipitacioacuten estaacute relacionada con el paso de la zona de conshyvergencia intertropical (ZCIT) desde el sur hasta el norte y su retorno hacia el ecuador climaacutetico Una mejor descripcioacuten del aacuterea de estudio se encuentra en (Teacutellez 2003a)

METODOLOGiacuteA

El modelo FORHYD se calibra y valida antes de ser aplicado Para ello fue necesario una etapa de trabajo de campo en la cual se obtuvieron datos de observaciones de campo que sirshyvieron como variables de entrada al modelo y como variables diagnosticas para probar la aproximacioacuten del modelo para sishymular las observaciones de campo La etapa de campo tuvo una duracioacuten de 15 meses comprendidos entre marzo de 2001 y junio de 2002 Durante este periacuteodo se seleccionaron aacutereas representativas de cada uno de los tipos de uso del suelo estudiados sobre la unidad geomorfoloacutegica de Terraza Baja En eacutestas aacutereas se realizoacute el monitoreo de variables climaacuteticas en una estacioacuten climaacutetica precipitacioacuten temperashytura humedad relativa de flujos de agua precipitacioacuten total (Pt) precipitacioacuten foliar (Th) y precipitacioacuten caulinar (St) y de la fraccioacuten de espacios vaciacuteos del dosel paraacutemetro requerido para la calibracioacuten y validacioacuten del modelo En general se adaptaron metodologiacuteas empleadas en estudios anteriores dentro de bosques tropicales huacutemedos las cuales mostraron ser adecuadas para este tipo de regioacuten (Brouwer 1993 Forshyti amp Moreira 1991 Toboacuten 1999) Detalles de la metodologiacutea se describioacute en (Tellez 2003a) Los flujos anteriores fueron monitoreados durante dos periodos el primer periodo desde mayo 18 hasta septiembre 24 del 2001 Yel segundo periodo desde mayo 1 hasta junio 19 del 2002

Calibracioacuten del modelo FORHYD

La calibracioacuten consistioacute en la optimizacioacuten de 3 paraacutemetros influyentes en el modelo el paraacutemetro de eficiencia de la evashyporacioacuten (f) el paraacutemetro de resistencia aerodinaacutemica (e) y el paraacutemetro de capacidad de almacenamiento de agua por el dosel (capP) La optimizacioacuten fue hecha mediante un proceso iterativo de ajuste de los valores de los paraacutemetros a traveacutes de una rutina multivariada de optimizacioacuten del software Matlab 52 (Toboacuten1999) la cual compara los resultados de la simulacioacuten del modelo con los valores observados en campo y calcula el Error cuadraacutetico medio normalizado (ECMN) como

JECM

ECMN= _n Pnobs (9)

METEORO LOMBIANA Ndeg 9

Tp lbl lb2 Terrazas Bajas

Hpl euala Alta

tu El M Ad Plano Aluvial def RIo CaqUeta

Figura 1 Localizacioacuten del aacuterea del estudio se muestran los principales paisajes geomorfoloacutegicos en la zona En detalle se muestra la localizacioacuten de las parcelas sobre la Terraza Baja B (Rastrojo 5 antildeos) e y o (Rastrojo 18 antildeos) E y F (Rastrojo de 30 antildeos) y G Y H (Bosque Maduro)

donde Pnobs Media de la Precipitacioacuten Neta observada

ECM es el error cuadraacutetico medio dado por n Nuacutemero de observaciones

Si ECMN es mayor que un valor miacutenimo aceptable la rutina (10) mencionada introduce un nuevo valor del paraacutemetro respecshy

tivo y repite el proceso El proceso se repite el nuacutemero neceshyPn Precipitacioacuten neta observada sario de veces hasta que ECMN se hace miacutenimo De acuerdo

ObS

Pn Precipitacioacuten neta simulada con el modelo FORHYD con Toboacuten (1999) el modelo es maacutes sensible al paraacutemetroSiacute

CapP que a los paraacutemetros f y e por lo tanto CapP fue el

ITELLEz BOSHEll amp TOBOacuteN APLICACiOacuteN MODELO FORHYD SIMULAR PRECIPITACION YEVAPORAacuteCION 1I 3511

iexclprimer paraacutemetro a optimizar colocando en el modelo f=1 y le =1 Una vez obtenido un valor para CapP se ajustaron inshyllividualmente los otros dos paraacutemetros y finalmente se hizo

ajuste por parejas CapP y f YCapP y e hasta encontrar mejor ajuste de los datos simulados con los observados El odo de calibracioacuten seleccionado fue desde mayo 17 (137) ta agosto 11 (223) del 2001 para un total de 85 observashyes de precipitacioacuten diaria durante las cuales en 40 casos

precipitacioacuten fue mayor que cero En el uso agriacutecola no se toacute con observaciones reales de la precipitacioacuten neta de nera que la parametrizacioacuten no pudo ser desarrollada en les condiciones que en los demaacutes usos Sin embargo se Ijoacute bajo el supuesto que en eacuteste uso no ocurre precipitashycaulinar y por lo tanto la precipitacioacuten neta queda explishypor la precipitacioacuten foliar uacutenicamente a la vez eacutesta solo

compuesta de la precipitacioacuten que pasa a traveacutes de los cios vaciacuteos Por lo tanto se estimoacute un porcentaje maacuteximo

espacios vaciacuteos en funcioacuten del miacutenimo IAF (05) igual a

078 utilizando la ecuacioacuten 41 en sentido inverso Asiacute la precishypitacioacuten neta utilizada para la parametrizacioacuten fue igual a

Pn= 078P

Bajo eacuteste supuesto y fijando los paraacutemetros f y e a un valor de 1 se efectuacuteo la parametrizacioacuten del paraacutemetro capP

Validacioacuten

La validacioacuten consistioacute en correr el modelo FORHYD para sishymular la precipitacioacuten neta (Pn) durante un periodo diferente al periodo de calibracioacuten El periodo seleccionado fue desde mayo 1 del 2002 (121) hasta Junio 19 2002 (170) para un total de 50 observaciones diarias de eventos de precipitacioacuten El modelo se corrioacute introduciendo los paraacutemetros encontrashydos en la etapa de calibracioacuten (Tabla 1) Como estadiacutestico de validacioacuten se utilizoacute igualmente el ECMN (ecuacioacuten 9)

labia 1 Porcentaje de espacios vaciacuteos del dosel del bosque iacutendice de aacuterea foliar capacidad del bosque para almacenar agua y paraacutemetros oacuteptimos (f e y CapP) para calibrar el modelo FORHYD en un Bosque Maduro (BM) un Rastrojo de 30 antildeos (R30)

un Rastrojo de 18 antildeos (R18) y un Rastrojo de 5 antildeos (R5) en la Amazonia Colombiana

icacioacuten del modelo FORHYD para simular la Precipitashy

neta y la Evaporacioacuten del agua interceptada

modelo se aplicoacute para simular la precipitacioacuten neta (Pn) ta evaporacioacuten del agua interceptada (Ei) por el dosel dushy

e el periodO entre mayo 17-2001 y mayo 18 del 2002 el BM el R30 el R18 el R5 y la CH utilizando como ables de entrada la precipitacioacuten diaria registrada en la cioacuten de Pentildea Roja

RESULTADOS


La tabla 1 muestra los paraacutemetros oacuteptimos obtenidos para tada tipo de uso del suelo ademaacutes del indice de aacuterea foliar PAF) el porcentaje de espacios vaciacuteos del dosel (p) y la cashypacidad de almacenamiento de agua por el dosel antes (C) ~ despueacutes (C) de la optimizacioacuten es decir calculada a partir del paraacutemetro CapP optimizado

La figura 2 muestra la precipitacioacuten neta observada y simushylada por el modeJo de FORHYD respectivamente para cada lipo de uso del suelo Se muestran dos simulaciones una antes de la optimizacioacuten de los paraacutemetros (Sim1) y la otra

Paraacutemetros oacute~timos p IAF CapP f e ECMN C=CapPIAF C

( de vacios) mm mm mm

118 56 0289 0421 1067 018 162 108

148 4 0211 0166 1157 005 084 083

174 36 0226 0164 1215 006 081 070

129 42 0271 0321 1539 005 114 127

78 32 05 - 23 0085 1000 1000 015 004 - 020

despueacutes de la optimizacioacuten (Sim2) En Sim1 f Ye se hicieron igual a 1 y CapP = CLAI por ejemplo para el BM CapP= 10856=0192 mm En sim2 se usaron los paraacutemetros oacuteptishymos de la Tabla 1 A partir de las figura 2 se evidencia coacutemo el modelo una vez calibrado simula la precipitacioacuten neta con un grado de ajuste muy alto como lo muestran los bajos valores del ECMN (Tabla 1) La simulacioacuten produjo mejores resultados para los rastrojos que para el bosque maduro y la chagra aunque para eacutestos uacuteltimos la simulacioacuten fue tamshybieacuten buena Las mayores discrepancias entre los valores simulados y los valores observados se presentan para los eventos de precipitacioacuten extrema durante los cuales el moshydelo sobreestima las cantidades Sin embargo durante estos eventos extremos el error en las observaciones de campo es maacutes probable dado que estos aguaceros usualmente estaacuten acompantildeados de fuertes vientos que producen una gran caishyda de hojas las cuales taponan algunos colectores de precishypitacioacuten foliar y caulinar de manera que la precipitacioacuten neta observada podriacutea estar subestimada

En la tabla 2 se muestran las estadiacutesticas descriptivas para la evaporacioacuten del dosel parcialmente huacutemedo obtenida como salida del moacutedulo FORHYD Ei fue mayor en el BM seguida por el R5 el R30 y por uacuteltimo por el R18 La figura 3 muestra la evaporacioacuten para el dosel parcialmente huacutemedo (Ei) para el BM (mayor) y para el R18 (menor)

---

METEOROLOGIA COLOMBIANA Ndeg 9 bull MARZO 2005

~-~-- ---~~~ --~~~~~~~~--shy20000

bullbull ~-~~--lf- -~~~~~~~~~---i 18000

16000

14000

E ES ~~~~~~~+-~~~~~~~~~~4+~~~~--- 12000 t--------c----------It---shy ~j 1jiexcl

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1 t ] iexcl iexcl I I iacute~

~ ~ Ii l ~ ~ i ~ labull t I ti

1 i 1 f I 1 L)bull

I 1 1) V iJ r V ~- vi iexcliexcl ~bull Figura 2 Precipitacioacuten Neta Observada y Simulada con el modelo FORHYD para el periodo de calibracioacuten en un bosque Maduro (BM)

un Rastrojo de 30 afios (R30) un Rastrojo de 18 antildeos (R18) un Rastrojo de 5 antildeos (R5) y una Chagra (CH) en la Amazonia Colombiana Las curvas Sim1 representan una simulacioacuten antes de la optimizacioacuten de los paraacutemetros y las curvas Sim2

representan una simulacioacuten utilizando los paraacutemetros optimizados

~LEZ BOSHELL amp TOBOacuteN APLICACiOacuteN MODELO FORHYD SIMULAR PRECIPITACiOacuteN Y EVAPORACiOacuteN 11 3711

Tabla 2 Estadiacutesticas descriptivas de la Evaporacioacuten el dosel parcialmente huacutemedo (E) simulada con el modelo FORHYD y Evaporacioacuten de agua interceptada (Ei =Pobs -PNobs) para un bosque maduro (BM) un rastrojo de 30 antildeos (R30)

un rastrojo de 18 antildeos (R18) un rastrojo de 5 antildeos (R5) y una chagra (CH) de la Amazonia Colombiana

E

n Media

mmdia

BM 38 381

R30 44 154

R18 38 147

R5 41 244

C H 43 384

BM 38 395

R30 44 177

R18 38 151

R5 41 255

CH

Desv Estd

08

03

04

05

21

23

09

07

10

Min

mmdia

21

08

08

14

06

10

06

05

08

Max

mmdia

53

22

21

33

69

96

42

29

43

EstdSkew

-04

-06

-03

-04

06

23

26

15

00

Estd Kurt

-14

-14

-16

-16

19

00

05

-11

-11

CV Sum

mm

219 1447

226 676

244 559

223 999

539 1650

591 1499

494 781

437 574

381 1044

50 I

1 E BM 45 t -o- E R18

bull I E 35

30~ ~ ~ w

15

10 +i I T~ I~~ iexcl I I 1

05 +shy 11 bullbull ~_ i )1

~1

I

~ J 1 1I

~ T 1 T11 1II I l I I1 I

6 100 L I -I I ~I I 1- 1 I I ~I lb eacuten N in 00 t iexcl ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ m m m ~ ~ ~

- - ---- shy

diacuteas ( 138 = Mayo 18 de 2001 222 = Agosto 102001)

Figura 3 Comportamiento de la Evaporacioacuten potencial del dosel huacutemedo (Eo) de la evaporacioacuten del dosel parcialmente huacutemedo (E) y de la evaporacioacuten durante el aguacero (E) para el periodo de calibracioacuten en un bosque Maduro (BM)

y un Rastrojo de 18 antildeos (R18) en la Amazoniacutea Colombiana

J3 modelo FORHYO por consiguiente permite obtener la ~tidad de agua interceptada que se evapora en los diacuteas ISUbsiguientes a la ocurrencia de un evento y hasta cuando ~ienza un nuevo aguacero En la praacutectica no es posible OOcer esta discriminacioacuten por lo tanto Ei representa en ~unas ocasiones un valor acumulado Para hacer compashyrables estas dos variables y evaluar el funcionamiento del hlOdelo para simular Ei se sumaron los valores de E durante los diacuteas de no lluvia a el valor de E durante el evento inmediashylamente anterior Se encontroacute que el modelo no simula bien los valores de Ei para eventos individuales sin embargo en

teacuterminos de valores medios y valores acumulados durante el periodo (Figura 4) el modelo FORHYO simula con muy buena precisioacuten la variable Ei (Tabla 2) con un ECMN de 009 en el R18 y R5 010 en el BM 016 en el R30

Validacioacuten del modelo FORHYD

El modelo produjo resultados satisfactorios cuando se simuloacute la precipitacioacuten neta El ECMN encontrado fue de 0038 0030 0007 0014 respectivamente para el BM R30 R18 y R5 La figura 5 muestra la Pn observada versus Pn simulada para el BM

I~I METEOROLOGiacuteA COLOMBIANA Ndeg 9 - MARZO 200511

(mayor ECMN) y para el R18 (menor ECMN) el coeficiente de determinacioacuten (R2) para ambos casos fue mayor del 099 Nueshyvamente el modelo sobrestimoacute los valores extremos sin embarshygo esta sobrestimacioacuten fue de alrededor del 6 en el caso maacutes criacutetico el cual ocurrioacute para el BM (diacutea 167) mientras que el valor observado fue de 807 mm el modelo produce un valor de 856 mm Por otro lado la mayor subestimacioacuten tambieacuten se presentoacute en el BM la cual fue del orden del 17 en el diacutea (170) cuando se midieron 184mm yel modelo produce un valor de 153mm

Igualmente se hizo la validacioacuten para la evaporacioacuten del dosel parcialmente huacutemedo (E) comparaacutendola con la evaporacioacuten del agua interceptada (Ei) nuevamente se encontroacute un muy buen ajuste entre las dos variables en teacuterminos de valores medios y acumulados durante el periodo de validacioacuten y no para eventos individuales (Figura 6) En este caso el mejor ajuste se encontroacute para el BM con un ECMN igual a 006 y el menor ajuste fue para el R18 con un ECMN de 016

160 160

140140

E 120E 120

g g 100100 EE u ~iexcliexcl 8080 laquolaquo ee middot0 (j~ E 00E 80

o ampc m gt ww 4040

2020

Dias (1_ Mayo 18 de 2002 222= Agoato 10 2(02) Dias (138= Mayo 1 B de 2002 222= Agoalo 10 2002)

~iexclgura 4 tvaporaclbn Acumulada del agua Interceptada durante el periodo de calibracion de acuerdo con las observaciones de campo (E OBS) Ysimulada con el modelo FORHYD (E SIM) en un bosque Maduro (BM) un Rastrojo de 30 antildeos (R30)


UO bull DM (rut OOfl7)

110 ~ bull R18 (R2 = 0998)

100

E sect 90

G D 80 1

E 70 -Cntilde G i Q 60 I Z e 50 ~ -o Uuml G 40- c Uuml 30 shy o

20 ~

10 ~

O O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Precipitacioacuten Neta Observada (mm) Figura 5 Precipitacioacuten Neta simulada con el modelo FORHYD versus Precipitacioacuten Neta observada En un bosque Maduro (BM)

un Rastrojo de 30 afios (R30) un Rastrojo de 18 antildeos (R18) y un Rastrojo de 5 afios (R5) en la Amazoniacutea Colombiana Periodo de validacioacuten (Mayo 1 2002 a Junio 19 2002)

TELLEZ BOSHELL amp TOBOacuteN APLlCAclON MODELO FORHYD SIMULAR PRECIPITAC

Tabla 4 Estadiacutesticas descriptivas de la Evaporacioacuten el dosel parcialmente huacutemedo (E) simulada con el modelo FORHYD para un periodo de un ano en un bosque maduro (BM) un rastrojo de 30 anos (R30) un rastrojo de 18 anos (R18)

un rastrojo de 5 anos (R5) y una chagra (CH) de la Amazonia Colombiana

atl

as CH

1 ----~--------------------- ~ ~iexcliquest~------------

XI lt shy -p _ 03 iexcllFarshy ----~

21 rc -shy~ -shy

~~Jrl~~~==~-----------------------------------

qo-------------------------------------------

E ~ ~ ~ ~ 5 E P ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Olas (121= Mayo 1 de 2002170= Junio 19 2002

100-------------------------------------------------middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot-shy

90

80 ~H

1 70+--------------------- ----------- ------------shy

~ 60~----------------------------------------~~--Jmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ~

E ~ 50+----------------------- ------------y~bullbull~~~--------e a ~ 40+----------------------- _____~~~~L---~~~--~

~i 30 r--~~~~~~~~~~~~~~~~~~---

20 -- iexcl _-if~ It-r shy

10 ltciexcliexclof=

M N N N ~ ~ ~ E ~ ~ ~ S ~ ~ ~ ~ e ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Diacutebullbull (121= Mayo 1 de 2002170= Junio 19 2002)

Figura 6 Evaporacioacuten Acumulada del agua Interceptada durante el periodo de validacioacuten de acuerdo con las observaciones de campo (Ei OBS) y simulada con el modelo FORHYD (E SI M) en un bosque Maduro (BM) un Rastrojo de 30 antildeos (R30)

un Rastrojo de 18 antildeos (R18) y un Rastrojo de 5 antildeos (R5) en la Amazoniacutea Colombiana

IJlplicacioacuten del modelo FORHYD para simular la Precipitashyneta y la Evaporacioacuten del agua interceptada

amp ta tablas 3 y 4 se muestran las estadiacutesticas descriptivas de Pn y la E para cada caso Dado que E simulada represenshyta evaporacioacuten del agua interceptada de aquiacute en adelante trataraacute esta variable como EL La mayor precipitacioacuten neta

presenta el R18 y la menor la CH No se observan grandes tlliiaepancias en la Precipitacioacuten neta y los porcentajes de eacutesta bull respecto a la precipitacioacuten total variacutean ligeramente enshyle usos del suelo El mayor porcentaje lo tuvo el R18 (90)

seguido del R30 (89) el R5(84) el BM (76)yla CH (75) La Pn muestra una alta variabilidad temporal (CV gt100) en toshydos los casos con la mayor en el bosque maduro

En cuanto a la Evaporacioacuten del dosel parcialmente huacutemedo la mayor evaporacioacuten la presentoacute el BM y la menor el R30 A dishyferencia de los demaacutes usos la variabilidad temporal de Ei en la Chagra fue mayor en aproximadamente un 50 Los valores medios de Ei mostrados en la Tabla 4 difieren de los consigshynados en la tabla2 debido a que en eacuteste uacuteltimo caso se han incluido los casos cuando la precipitacioacuten es igual a cero

labla 3 Estadiacutesticas descriptivas de la Precipitacioacuten neta simulada con el modelo FORHYD para un periodo de un antildeo en un bosque maduro laquo8M un rastrojo de 30 antildeos (R30) un rastrojo de 18 anos (R18) un rastrojo de 5 anos (R5) y una chagra (CH) de la Amazoniacutea Colombiana

n Media Desv Estd Miacuten Max CV Sum

mmdiacutea mmdiacutea mmdiacutea mm

365 719 1460 000 13752 2031 26229

365 842 1527 000 13992 1814 30730

365 846 1529 000 13999 1806 30894

365 792 1502 000 13892 1898 28892

365 706 1360 000 13386 1928 25752

n Media Desv Estd Min Max CV Sum

mmldiacutea mmldiacutea mmldiacutea mm

BM 365 221 145 000 572 658 8058

roo 365 098 051 000 212 522 3560

R18 365 093 048 000 199 517 3396

R5 365 148 086 000 316 581 5400

CH 365 205 244 000 908 1188 7482

BOl METEOROLOGiacuteA COLOMBIANA Ndeg 9 - MARZO 200511

DISCUSiOacuteN

La capacidad de almacenamiento de agua por el dosel (C) encontrada a partir de la optimizacioacuten del paraacutemetro CapP y el IAF mostrada en la Tabla 1 varia con respecto a eacutesta obshytenida como el intercepto de la regresioacuten entre la evaporacioacuten del agua interceptada (Ei) la precipitacioacuten (P) y la intensidad del aguacero (i) (ver capiacutetulo 1) Estas discrepancias se espeshyraban puesto que las regresiones mostraron bajos coeficienshytes de determinacioacuten indicando que la interceptacioacuten depende ademaacutes de otras variables que no pueden ser medidas direcshytamente en campo Por lo tanto las capacidades estimadas a partir del proceso de optimizacioacuten tienen una mayor aproximashycioacuten a la capacidad real de cada uno de los casos estudiados y se consideran en eacuteste estudio como las capacidades reales Al igual que en Toboacuten el al (2000a) la capacidad de almaceshynamiento incrementa con el aumento del iacutendice de aacuterea foliar siendo mayor para el BM (162 mm) y menor para el R18 (081) Toboacuten encontroacute para el Bosque maduro de Terraza Baja una capacidad de almacenamiento de 175 mm despueacutes de opshytimizar el paraacutemetro CapP el cual es mayor soacutelo en un 8 al valor encontrado en eacuteste estudio sugiriendo que eacutel valor encontrado en eacuteste estudio se encuentra entre un rango de variabilidad normal para los bosques de eacuteste tipo en eacutesta zona de la Cuenca Amazoacutenica El paraacutemetro de resistencia aerodishynaacutemica (e) tuvo una tendencia inversamente proporcional con la edad del bosque mientras que el paraacutemetro de eficiencia de la evaporacioacuten (f) no mostroacute una tendencia caracteriacutestica

Resultados similares con respecto a las discrepancias entre la evaporacioacuten simulada con el modelo FORHYD y los valores observados han sido reportados en estudios anteriores (Toshyboacuten 1999 Jetten 1994) Por ejemplo Jetten encontroacute que el modelo subestimoacute la evaporacioacuten acumulada en un porcentaje de alrededor del 25 De acuerdo con Jetten factores tales como el contenido de humedad del dosel antes del aguacero la intensidad y duracioacuten del aguacero y los errores de medishycioacuten producen una alta variabilidad de la cantidad de agua interceptada asociada con un mismo evento Consecuenteshymente teniendo en cuanta el error asociado a las observacioshynes de campo estos dos investigadores consideran que las diferencias encontradas son relativamente insignificantes

En este estudio las diferencias fueron aun menor que las reportadas en estudios anteriores a pesar que algunos de las observaciones climaacuteticas fueron derivadas a partir de foacutershymulas empiacutericas y no por observaciones directas como fue el caso de la Radiacioacuten y en algunas ocasiones la HR T y la velocidad del viento (ver capitulo 5) Este hecho puede explishycar la variabilidad encontrada a nivel de eventos individuales dado que la magnitud de los valores de Ea a nivel diario pueshyden ser sobre o sub estimados para los diacuteas con ausencia de datos en comparacioacuten con los diacuteas de mediciones directas Mientras que en teacuterminos de suma acumulada el error es miacutenimo dado que las observaciones fueron estimadas con un porcentaje de error muy bajo el cual resulta insignificante y no se acumula en un largo periodo

La evaporacioacuten el agua interceptada por el dosel en la Chagra mostroacute valores incluso mayores a estos en el BM Este reshysultado parece iloacutegico considerando que la capacidad del

almacenamiento de agua por el dosel es menor que en los deshymaacutes usos Sin embargo este resultado es consecuencia de los supuestos bajo los que se trabajoacute durante el proceso de optimishyzacioacuten por un lado se tomoacute el paraacutemetro f=1 asumiendo 100 de eficiencia de la evaporacioacuten por otro lado la precipitacioacuten neta fue estimada basada en un porcentaje maacuteximo de espashycios vacios el cual ocurre en las primeras etapas del cultivo cuando ellAF es muy bajo teniendo en cuenta que el porcentashyje de espacios vaciacuteos es variable con la edad de la chagra tamshybieacuten lo seraacute la precipitacioacuten neta Por lo tanto es importante que la evaporacioacuten del agua interceptada en la chagra se interpreten como una evaporacioacuten potencial maacutes no real

CONCLUSIONES

La capacidad de almacenamiento de agua del dosel estimada a partir de la optimizacioacuten del paraacutemetro capP en el modelo FORHYD mostroacute mejores resultados que cuando se estimoacute a traveacutes de meacutetodos empiacutericos

Los resultados muestran que el modelo FORHYD reprodujo con una muy buena aproximacioacuten los observaciones de camshypo de la precipitacioacuten neta y la evaporacioacuten del agua intercepshytada Sin embargo la precisioacuten del modelo depende de una buena parametrizacioacuten la cual depende a la vez de una buena base de datos provenientes de observaciones de campo De esta manera el modelo se convierte en una herramienta uacutetil para simular los componentes del ciclo que no pueden ser faacuteshycilmente estimados en campo Por otro lado el modelo puede ser utilizado para simular escenarios criacuteticos de la variabilidad climaacutetica como por ejemplo sequiacuteas extremas

La calibracioacuten del FORHYD permitioacute ajustar paraacutemetros cashyracteriacutesticos de la vegetacioacuten en cada uso del suelo como la eficiencia de la evaporacioacuten el factor de resistencia aerodishynaacutemica y el paraacutemetro de capacidad de almacenamiento de agua por el dosel

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos especialmente a los miembros de la comunishydad de Pentildea Roja quienes participaron activamente en la toma de datos en campo A la Divisioacuten Nacional de Investishygacioacuten de la Universidad Nacional (DINAIN) y la Fundacioacuten Tropenbos Colombia las cuales financiaron este proyecto A Jesuacutes Eslava quien hizo posible la logiacutestica del proyecto

REFERENCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Ashby 1999 Modelling the water and energy balances of Amazonian rainforest and pasture using Anglo-Brazilian Amazonian climate observation study data Agricultural and Forest Meteorology 94 79-101

Bouten W 1992 Monitoring and modelling forest hydrologishycal processes in support of acidification research PhD Disshysertation Laboratory of Physical geography and Soil science University of Amsterdam the Netherlands 218 pp

j TEacuteLLEZ BOSHELL amp TOBOacuteN APLICACiOacuteN MODELO FORHYO SI

Bouten W And Jansson PE 1995 Water balance of the soling spruce stand as simulated with various forest-soiacutel-atshymosphere models Ecol Modell 83245-253

Bouten W SchaapMG AertsJ And Vermetten AWM 1996 Monitoring and Modelling water storage amounts in support ci atmospheric deposition studies J Of Hydrol 181 305-321

Brouwer LC 1996 Nutriacuteent Cycling in priacutestine and Logged Iropical Rain Forest A study in Guyana Tropenbos - Guyana Series 1

Calder IR 1977 A model of transpiacuteration and interceptiacuteon kJss from a Spruce forest in Plynlimon central WalesJ Of Hydrol 33 247-265

DoIman AJ 1987 Predicting evapotranspiacuteration from and osk best PhD Dissertation Groningen University The Netherlands

Duivenvoorden JF amp Lips J M 1993 Ecologiacutea del paisaje del Medio Caquetaacute lilA Tropenbos Colombia

Duivenvoorden JE amp Lips JM 1995 A land-ecological stushydy of soils vegetation and plant diacuteversiacutety in Colombian Amashy2Of1ia PhD Dissertation Landscape and Environmental Reshysearch Group Faculty of Environmental sciences University of Amsterdam Tropenbos Series 12 Wageningen 438 pp

FAO 2003 Cropwat for windows FAO httpwwwfaoorg iandandwateraglwcropwatstm

Feddes RA Hoff H Bruen M Oawson T de Rosna P Dirmeyer P Jackson RB Kabat PKleidon A LishyIy A amp Pitman AJ 2001 Modeling Root Water Uptake in Hydrological and Climate Models Bulletin of the American Meteorological Society 82(12) 2797-2809

Feddes RA Kabat P Bakel PJT vanBronswijk JJB amp Halbertsma J 1988 Modelling soil water dynamics in the sashyuated zone-state of the arto Journal of Hydrology 100 69-111

Feddes RA 1978 Simulation of field water use and crop yiexcleld Prodoc Wageningen 189pp

Forti amp Moreira 1991 Rainwater and throughfall chemistry ro a Terra Firme Rain forest Central Amazonia J Geophys Res 96(D4) 7415 -7421

Hillel O 1979 Computer Simulation of Soil - Water Dynashymics A compendium of Recent Work Monograph Internatioshynal Developing Research Centre Ottawa

Jetten VG 1994 Modelling the effects of Logging on the Water Balance of a Tropical Rain Forest Tropenbos Series 6 Wageningen The Netherlands

Lloyd CRGash JHC Shuttleworth WJ amp Marquez EA de o 1988 The measurements and modelling of rainfall interception by Amazonian rain forest Agricultural and forest meteorology 43 277-294

Rossiter DG amp SJ Riha 1999 Modeling plant competishytion with the GAPS object- oriented dynamic simulation moshydel Agronomy Journal 91 773-783

Rutter AJ Kershaw KA Robins PC amp Morton J 1971 A predictive model of rainfall interception in forest 1 Derivation of the model from observation in a plantation of Corsican pi ne Agric Meteorol 9367-384

Rutter AJ Kershaw KA Robins PC amp Morton J 1975 A predictive model of rainfall interception in forest 11 Generaliacuteshysatiacuteon of the model and comparison with obseevation in some coniferous and harwood stands J Appl Eco 12367-380

Rutter AJ Kershaw KA Robins PC amp Morton J 1977 A prediacutective model of rainfall interception in forest 111 Sensitivity ofthe model to stand parameters and meteorologishycal variables J Appl Ecol 14567-588

Teacutellez P 2003 Simulacioacuten del ciclo hidroloacutegico en tres tipos de uso del suelo de la Amazoniacutea Colombiana Tesis de maesshytriacutea en Ciencias-Meteorologiacutea Facultad de Ciencias Univershysidad Nacional de Colombia

Teacutellez P 2003a Simulacioacuten del ciclo hidroloacutegico en tres tipos de uso del suelo de la Amazoniacutea Colombiana 1 Flujos de agua en el dosel Revista Meteorologiacutea Colombiana No 8 Universidad Nacional de Colombia ISSN 0124-6984 Bogotaacute DC 61-72

Toboacuten M T 1999 Monitoring and modelling hydrological Fluxes in Support of Nutrient Cycling Studies in Amazonian Rain Forest PhD thesis University of Amsterdam Tropenbos Series 17 Wageningen The Tropenbos Foundation The Netherlands

IDI METEOROLOGiacuteA COLOMBIANA Ndeg 9 MARZO 200511

the canopies of a mature forest a 30-year old secondary forest an 18-year old secondary forest a 5-year old secondary forest and a shifting cultivation plot alllocated in Colombias Amazonia The model calculates the water budget of the canopy by using the preshycipitation rates canopy drainage and evaporation of the water intercepted by the canopy This paper is the second one in a series of papers reporting the results of the research on the Simulation of the hydrological f1uxes in three different land use types of Colombian Amazonia The research was carried out in Middle Caquetaacute of Colombian Amazonia (northwestAmazon basin) The FORHYD model was calibrated and validated by using field observations of the climate net precipitation (pt) throughfall (th) and stemflow (St) which were monitored during a period of 15 months from March 2001 to June 2002 These observations were used as both input variables and diagnostic variables to probe the models precision to simulate field observations Results showed that FORHYD simulates with a good precision the net precipitation and the evaporation of the water intercepted by the canopy However the models precision depends on a good parametrization which in turn depends on a good data base of field observations The model is a good tool for simulating the hydrological cycle and can be used to simulate critical scenarios of climate variability

Keywords FORHYD model Gross Precipitation intercepted water modelling simulation tropical rain forest Amazonian

INTRODUCCiOacuteN

La simulacioacuten o modelamiento en hidrologiacutea es una teacutecnica que permite entender las relaciones existentes entre variables hidroshyloacutegicas bioloacutegicas y ecoloacutegicas de un ecosistema Una vez enshycontradas y cuantificadas dichas relaciones los modelos pueshyden ser usados para estimar los efectos sobre los ecosistemas cuando ocurren cambios en el sistema natural Por ejemplo la simulacioacuten puede ser aplicada al anaacutelisis del transporte del agua solutos y energiacutea en el suelo y a estimar la forma de utilishyzacioacuten de la humedad del suelo por las raiacuteces de las plantas con diferentes condiciones climaacuteticas (Hlllel 1979) Actualmente se encuentran un gran nuacutemero de modelos dentro del campo de la eco-hidrologiacutea o la relacioacuten entre la hidrologiacutea y la ecologia los cuales tratan de explicar coacutemo las plantas afectan las tasas de peacuterdida de agua desde la superficie de la tierra Estos modelos han sido desarrollados en apoyo a la investigacioacuten dirigida al crecimiento de cultivos (Feddes 1978 Feddes et al 1988 y 2001 Rossiter1999 FAO 2003) al desarrollo forestal (Jetten 1994 Ashby 1999 Dolman 1987 Bouten 1992 Rutter 1971 Bouten et al 1995 Toboacuten 1999) y a los efectos del cambio clishymaacutetico En este artiacuteculo se aplica el modelo FORHYD (FORest HYDrology - Hidrologiacutea de Bosques) para simular la Precipishytacioacuten neta (Pn) y la evaporacioacuten del agua interceptada por el dosel parcialmente huacutemedo (Ei) en un Bosque Maduro (BM) un rastrojo de 30 antildeos (R30) un rastrojo de 18 antildeos (R18) un Rastrojo de 5 antildeos (R5)y un uso agriacutecola de chagra (CH) de la Amazonia Colombiana El modelo FORHYD estaacute basado en el modelo de Rutter (Rutter et al (197119751977) el cual fue aplicado en un bosque de Pinos en Gran Bretantildea Posteriorshymente eacuteste principio fue modificado y adaptado a otros tipos de bosque y dentro de otras regiones fisiograacuteficas (Lloyd et al 1988 Bouten et al 1995 1996 Jetten 1994 Toboacuten 1999) El modelo calcula el balance de agua en el dosel a partir de las tasas de precipitacioacuten drenaje desde el dosel y la evaporacioacuten del agua interceptada por el dosel En resumen el modelo se puede expresar mediante la ecuacioacuten (Toboacuten 1999)

dS 1 D-E

dt (1 )

doacutende

donde

S (mm) Almacenamiento de agua en el dosel t (diacuteas) Tiempo D (mmdiacutea) Tasa de drenaje desde el dosel (goteo) I (mmdiacutea) Agua interceptada por el dosel E (mmdiacutea) Tasa de evaporacioacuten desde el dosel parcialmente huacutemedo P (mm) Precipitacioacuten total a (mm) Paraacutemetro de eficiencia de la interceptacioacuten

En el modelo FORHYD HE representa la evaporacioacuten duranshyte el aguacero e inmediatamente despueacutes y por lo tanto es equivalente a las peacuterdidas de agua por interceptacioacuten Ei (ver Teacutellez 2003a) Aquiacute hay que tener en cuenta que no toda el agua que es interceptada se evapora totalmente en el misshymo diacutea de ocurrencia del evento de precipitacioacuten dado que esto depende de otras variables como de la capacidad de almacenamiento del dosel y de las condiacuteciones atmosfeacutericas prevalecientes en ese momento

A la vez D se describe mediante una funcioacuten lineal (Calder 1977 Toboacuten 1999)

D DOb(S-C) para S gt C (3) D= O para S lt C (4)

donde

b (dias) paraacutemetro de drenaje C(mm) capacidad de almacenamiento de agua en el dosel (C CapP bull LAI) CapP paraacutemetro de almacenamiento de agua por el dosel LAI iacutendice de aacuterea foliar (Leaf Area Index)

La precipitacioacuten foliar (Th) y la precipitacioacuten neta (Pn) se calculan como sigue

Th D + P (5) Pn = Th + St (6)

p Precipitacioacuten libre (proporcioacuten de precipitacioacuten que no es interceptada por el dosel) St Flujo caulinar

La evaporacioacuten de referencia (Eo) para el dosel huacutemedo se 1 = a(P) (2) calcula por el meacutetodo de Penman- Monteith (Monteith1985)





E=f(Ea ~J (8)








METODOLOGiacuteA




JECM

ECMN= _n Pnobs (9)



Hpl euala Alta







ObS










Pn= 078P


Validacioacuten








RESULTADOS






118 56 0289 0421 1067 018 162 108

148 4 0211 0166 1157 005 084 083

174 36 0226 0164 1215 006 081 070

129 42 0271 0321 1539 005 114 127

78 32 05 - 23 0085 1000 1000 015 004 - 020



---


~-~-- ---~~~ --~~~~~~~~--shy20000

bullbull ~-~~--lf- -~~~~~~~~~---i 18000

16000

14000




4000

2MO

000 sect5~~~~S~~~~~~~i~~~~~~a

~--------+-4-~~~~~------~-~~~~~--shy

40 h~------~+shy


E s i ~ oiexcliexcl

i ~

a

loaD

R18 1amp00

200

RS


200

60

40 E sect 120

~ ~ 100

go

i 80 iexcliexcl

e o GO

2

eH bull ohs

-4-slm2

U 1i

1

1 n iexcl 1 11 1



1 i 1 f I 1 L)bull







E

n Media

mmdia

BM 38 381

R30 44 154

R18 38 147

R5 41 244

C H 43 384

BM 38 395

R30 44 177

R18 38 151

R5 41 255

CH

Desv Estd

08

03

04

05

21

23

09

07

10

Min

mmdia

21

08

08

14

06

10

06

05

08

Max

mmdia

53

22

21

33

69

96

42

29

43

EstdSkew

-04

-06

-03

-04

06

23

26

15

00

Estd Kurt

-14

-14

-16

-16

19

00

05

-11

-11

CV Sum

mm

219 1447

226 676

244 559

223 999

539 1650

591 1499

494 781

437 574

381 1044

50 I

1 E BM 45 t -o- E R18

bull I E 35

30~ ~ ~ w

15



~1

I

~ J 1 1I

~ T 1 T11 1II I l I I1 I


- - ---- shy











160 160

140140

E 120E 120


o ampc m gt ww 4040

2020





110 ~ bull R18 (R2 = 0998)

100

E sect 90

G D 80 1


20 ~

10 ~

O O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120






atl

as CH

1 ----~--------------------- ~ ~iexcliquest~------------


21 rc -shy~ -shy

~~Jrl~~~==~-----------------------------------

qo-------------------------------------------



90

80 ~H

1 70+--------------------- ----------- ------------shy


E ~ 50+----------------------- ------------y~bullbull~~~--------e a ~ 40+----------------------- _____~~~~L---~~~--~

~i 30 r--~~~~~~~~~~~~~~~~~~---


10 ltciexcliexclof=












365 719 1460 000 13752 2031 26229

365 842 1527 000 13992 1814 30730

365 846 1529 000 13999 1806 30894

365 792 1502 000 13892 1898 28892

365 706 1360 000 13386 1928 25752



BM 365 221 145 000 572 658 8058

roo 365 098 051 000 212 522 3560

R18 365 093 048 000 199 517 3396

R5 365 148 086 000 316 581 5400

CH 365 205 244 000 908 1188 7482


DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS
































E=f(Ea ~J (8)








METODOLOGiacuteA




JECM

ECMN= _n Pnobs (9)



Hpl euala Alta







ObS










Pn= 078P


Validacioacuten








RESULTADOS






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129 42 0271 0321 1539 005 114 127

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---


~-~-- ---~~~ --~~~~~~~~--shy20000

bullbull ~-~~--lf- -~~~~~~~~~---i 18000

16000

14000




4000

2MO

000 sect5~~~~S~~~~~~~i~~~~~~a

~--------+-4-~~~~~------~-~~~~~--shy

40 h~------~+shy


E s i ~ oiexcliexcl

i ~

a

loaD

R18 1amp00

200

RS


200

60

40 E sect 120

~ ~ 100

go

i 80 iexcliexcl

e o GO

2

eH bull ohs

-4-slm2

U 1i

1

1 n iexcl 1 11 1



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E

n Media

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15



~1

I

~ J 1 1I

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- - ---- shy











160 160

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2020





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G D 80 1


20 ~

10 ~

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atl

as CH

1 ----~--------------------- ~ ~iexcliquest~------------


21 rc -shy~ -shy

~~Jrl~~~==~-----------------------------------

qo-------------------------------------------



90

80 ~H

1 70+--------------------- ----------- ------------shy


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DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS






























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ObS










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Validacioacuten








RESULTADOS






118 56 0289 0421 1067 018 162 108

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129 42 0271 0321 1539 005 114 127

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---


~-~-- ---~~~ --~~~~~~~~--shy20000

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4000

2MO

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E

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50 I

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DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS



































Pn= 078P


Validacioacuten








RESULTADOS






118 56 0289 0421 1067 018 162 108

148 4 0211 0166 1157 005 084 083

174 36 0226 0164 1215 006 081 070

129 42 0271 0321 1539 005 114 127

78 32 05 - 23 0085 1000 1000 015 004 - 020



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4000

2MO

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50 I

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DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS




























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2020





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DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS































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Estd Kurt

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-14

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-16

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-11

CV Sum

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219 1447

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539 1650

591 1499

494 781

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381 1044

50 I

1 E BM 45 t -o- E R18

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~1

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- - ---- shy











160 160

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2020





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CH 365 205 244 000 908 1188 7482


DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS































160 160

140140

E 120E 120


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2020





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BM 365 221 145 000 572 658 8058

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R18 365 093 048 000 199 517 3396

R5 365 148 086 000 316 581 5400

CH 365 205 244 000 908 1188 7482


DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS































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365 842 1527 000 13992 1814 30730

365 846 1529 000 13999 1806 30894

365 792 1502 000 13892 1898 28892

365 706 1360 000 13386 1928 25752



BM 365 221 145 000 572 658 8058

roo 365 098 051 000 212 522 3560

R18 365 093 048 000 199 517 3396

R5 365 148 086 000 316 581 5400

CH 365 205 244 000 908 1188 7482


DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS





























DISCUSiOacuteN






CONCLUSIONES




AGRADECIMIENTOS




























aplicaciÓn del modelo forhyd para simular la...

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