Estudio sobre la variabilidad temporal y espacial de la humedad del suelo sobre Sudamérica, y su rol en modular la evapotranspiración y la precipitación en distintas escalas tempor...

• Autores: Spennemann, Pablo Cristian
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Saulo, A. Celeste
• Materia: HUMEDAD DEL SUELO; VARIABILIDAD; GLDAS; ACOPLE SUELO-ATMOSFERA; PRONOSTICO ESTACIONAL; SOIL MOISTURE; VARIABILITY; GLDAS; LAND-ATMOSPHERE COUPLING STRENGTH; SEASONAL PREDICTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Es aceptado que la humedad del suelo puede alterar las condiciones dela atmósfera a partir del control del balance energético e hidrológico. Es poresto que el objetivo general de esta Tesis, se basa en mejorar la comprensióndel efecto que tienen las interacciones superficie terrestre-atmósfera sobre Sudamérica en distintas escalas temporales a partir de un conocimiento másprofundo de la humedad del suelo y su variabilidad, así como también de laevapotranspiración, y los posibles mecanismos de control de estas variablessobre los procesos que favorecerían la ocurrencia de lluvia en forma local. Debido a la escasez de observaciones de las variables del suelo, es quese utilizaron las simulaciones de humedad del suelo del Global Land Data Assimilation System (GLDAS). Las mismas fueron evaluadas respecto adiversas estimaciones, proxies, y mediciones in-situ de las condiciones hídricasdel suelo sobre Sudamérica. El buen acuerdo mostrado por GLDAS, permitiórealizar una climatología enfocada principalmente en las simulaciones dehumedad del suelo. En primer lugar, se documentaron las características medias y lasdistintas escalas temporales y espaciales de variabilidad de la humedad delsuelo. De particular importancia resulto ser la variabilidad de baja frecuenciasobre grandes regiones del dominio, acentuada en los espesores másprofundos del suelo. En algunas de las regiones analizadas se observaronpicos de energía con ciclos significativos de 17, 8, 3 años, ciclos menores a los 12 meses, así como también en escalas intraestacionales. Además, se observóque el patrón espacial dominante respecto a la variabilidad temporal de lahumedad del suelo fuera de las áreas tropicales es, a grandes rasgos, dipolar. Por otro lado, se estudió el grado de interacción entre la humedad delsuelo, la evapotranspiración y la precipitación. En el sudeste de Sudamérica yen otras regiones aisladas se observó que las anomalías de humedad del sueloejercen cierto grado de control sobre la precipitación, y en mayor grado sobre laevapotranspiración. En otras regiones, el comportamiento fue opuesto, dondela atmósfera estaría controlando las condiciones del suelo. En base a estos resultados, se analizó la variabilidad y el acople sueloatmósferade un sistema de pronostico estacional, para evaluar la utilización delos resultados hallados en GLDAS, en la predicción estacional. Este sistema depronóstico, si bien puede reproducir algunas de las características de lahumedad del suelo observadas en GLDAS, tiene errores sistemáticos. Asimismo, ciertos procesos fundamentales de las interacciones entre el suelo yla atmósfera, no estarían adecuadamente representados, lo cual podría limitarla capacidad predictiva en baja frecuencia asociada a los modos acopladossuelo-atmósfera.
It is widely accepted that soil moisture conditions can influence theatmosphere by altering the control of the energy and hydrological balance. Inthis sense, the overall objective of this Thesis is to improve the understanding ofthe effect of land-atmosphere interactions over South America at different timescales. This is carried out, by studying soil moisture and evapotranspirationvariability, and their possible control mechanisms on the processes that favorthe occurrence of local precipitation. The Global Land Data Assimilation System (GLDAS) soil moisturesimulations were used, due to the scarcity of observations characterizing thesoil states state of the soil variables. The GLDAS soil moisture was assessedagainst estimations, proxies, and in-situ measurements of soil water conditionsover South America. Based on the good agreement shown by GLDAS, aclimatology based on these soil moisture simulations was performed. The mean characteristics of soil moisture and its different temporal andspatial variability scales were documented. The low-frequency variability isimportant over large regions of the domain, accentuated in deeper soil layers. Insome regions, the variability showed significant cycles of 17, 8 and 3 years, alsocycles shorter than 12 months, as well as significant cycles in the intraseasonalrange. Moreover, it was found that the dominant spatial pattern of soil moisturetemporal variability, outside tropical areas is mostly dipolar. On the other hand, the degree of interaction between soil moisture,evapotranspiration and precipitation was analyzed. In southeastern South America, as well as in other isolated regions, soil moisture anomalies exertsome degree of control on precipitation and a higher control onevapotranspiration. In other regions, an opposite behavior was observed, wherethe atmosphere seems to control soil conditions. Based on these results, the variability and land-atmosphere couplingstrength of a seasonal forecast system was analyzed. The potential predictionskill was evaluated against GLDAS. The forecast system is able to reproducesome characteristics of soil moisture behavior observed in GLDAS. However, ithas systematic errors and some fundamental processes of the land-atmosphereinteractions are possible not adequately represented, which could limit thepredictive ability in low frequency associated with soil-atmosphere coupledmodes.
Fil: Spennemann, Pablo Cristian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.