{"id":102378,"date":"2010-02-07T00:00:00","date_gmt":"2010-02-07T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/progressive-development-of-a-hydrologic-and-inorganic-nitrogen-conceptual-model-to-improve-the-understanding-of-small-mediterranean-catchments-behaviour\/"},"modified":"2010-02-07T00:00:00","modified_gmt":"2010-02-07T00:00:00","slug":"progressive-development-of-a-hydrologic-and-inorganic-nitrogen-conceptual-model-to-improve-the-understanding-of-small-mediterranean-catchments-behaviour","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/hidrologia\/progressive-development-of-a-hydrologic-and-inorganic-nitrogen-conceptual-model-to-improve-the-understanding-of-small-mediterranean-catchments-behaviour\/","title":{"rendered":"Progressive development of a hydrologic and inorganic nitrogen conceptual model to improve the understanding of small mediterranean catchments behaviour"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Chiara Medici <\/strong><\/h2>\n<p>El conocimiento de los procesos hidrol\u00f3gicos es esencial para la gesti\u00f3n de los recursos h\u00eddricos tanto desde el punto de vista cuantitativo (crecidas o sequ\u00edas) como desde el punto de vista  cualitativo (contaminaci\u00f3n).  el funcionamiento hidrol\u00f3gico de las cuencas mediterr\u00e1neas es a\u00fan bastante desconocido a pesar de los diferentes estudios realizados desde hace una veintena de a\u00f1os.  Los progresos realizados en la identificaci\u00f3n y modelizaci\u00f3n de los procesos hidrol\u00f3gicos corresponden casi en la totalidad a investigaciones realizadas en clima templado-h\u00famedo (bonell y balek, 1993; buttle, 1994). Esta falta de informaci\u00f3n, fuerza seg\u00fan bonell (1993) a la transferencia de resultados, a pesar de la necesidad evidente de desarrollar aproximaciones diferentes, principalmente en el \u00e1mbito de la modelizaci\u00f3n (pilgrim et al. 1988). por lo que se refiere a la modelaci\u00f3n hidrol\u00f3gica, los estudios disponibles (durand et al., 1992; parkin et al., 1996; pi\u00f1ol et al., 1997 entre otros) muestran serias dificultades para reproducir las primeras crecidas de oto\u00f1o, despu\u00e9s del periodo estival seco. Para estas cuencas parece dif\u00edcil modelizar correctamente uno o m\u00e1s a\u00f1os hidrol\u00f3gicos completos con un solo juego de par\u00e1metros (pi\u00f1ol et al., 1997, bernal et al., 2004).  el clima mediterr\u00e1neo est\u00e1 caracterizado por una din\u00e1mica estacional muy marcada del r\u00e9gimen de precipitaciones y de la evapotranspiraci\u00f3n, que favorece la alternancia durante el a\u00f1o de periodos secos y h\u00famedos. Esto modifica fuertemente el estado hidrol\u00f3gico de la cuenca, de lo que deriva un comportamiento hidrol\u00f3gico complejo y no-lineal (pi\u00f1ol et al. 1999).   la necesidad de comprender el funcionamiento hidrol\u00f3gico de un sistema responde a dos cuestiones importantes: por un lado es el procedimiento m\u00e1s indicado para proporcionar elementos \u00fatiles a la gesti\u00f3n integrada de los recursos h\u00eddricos y por otro lado es fundamental para la modelaci\u00f3n del comportamiento de nutrientes por ejemplo como el nitrato, dada su alta solubilidad.  en las \u00faltimas d\u00e9cadas la lixiviaci\u00f3n de nitrato ha recibido una gran atenci\u00f3n debido al incremento tanto de la tasa de deposici\u00f3n atmosf\u00e9rica como del aporte difuso procedente de las zonas agr\u00edcolas (vitousek et al., 1997). Cuantificar el flujo de nitr\u00f3geno y los mecanismos que lo gobiernan a escala de cuenca resulta esencial para poder predecir los efectos que se producir\u00edan en la calidad de las aguas debido a cambios de uso del suelo o al cambio clim\u00e1tico (payraudeau et al., 2001; verseveld et al. 2008).  esta problem\u00e1tica, de por si compleja, resulta a\u00fan m\u00e1s dif\u00edcil cuando se trata de cuencas de clima mediterr\u00e1neo caracterizadas por un alternancia de periodos secos y h\u00famedos que se traduce en un comportamiento hidrol\u00f3gico y biol\u00f3gico altamente no lineal (bernal et al., 2004; medici et al., 2008).  variaciones en la disponibilidad de alg\u00fan recurso pueden alterar significativamente el funcionamiento de un ecosistema, especialmente con respecto a la din\u00e1mica de la poblaci\u00f3n bacteriana y de los ciclos de materia org\u00e1nica y de nutrientes. En este sentido, los sistemas \u00e1ridos y semi\u00e1ridos representan medios en los que la disponibilidad de los recursos, como por ejemplo el agua, es intermitente y donde tal disponibilidad se manifiesta como pulsos en medio de largos periodos de escasez  de recursos (schwinning et al., 2004).  la tarea de desarrollar modelos, parsimoniosos y robustos, con los que interpretar y predecir el movimiento del nitr\u00f3geno inorg\u00e1nico en una cuenca de tipo mediterr\u00e1neo resulta complicada pero extremadamente necesaria (neal et al., 2002, liu et al., 2005).   los modelos que tratan de describir el comportamiento y destino de los nutrientes en el suelo suelen ser necesariamente complejos dado que intentan reproducir todos los principales factores y procesos involucrados para entender su importancia relativa y evaluar su influencia en la respuesta de la cuenca en caso de cambios ambientales (dean et al., 2009).  Sin embargo, hay que tener en cuenta que tales modelos siempre representar\u00e1n una simplificaci\u00f3n de la realidad. Tales simplificaciones son fuentes de incertidumbre y la confiabilidad de un modelo y su robustez obviamente depender\u00e1n de la bondad de las hip\u00f3tesis asumidas. A este prop\u00f3sito, el an\u00e1lisis de sensibilidad general es una metodolog\u00eda que permite explorar las respuestas de un modelo sobre toda una regi\u00f3n significativa del espacio de los par\u00e1metros.    el caso de estudio de esta tesis doctoral es la cuenca de fuirosos que se encuentra situada en la vertiente norte de la sierra litoral catalana, cerca de barcelona (espa\u00f1a). Fuirosos es una cuenca de aproximadamente 13 km2, que drena un r\u00edo intermitente.  la primera parte de la investigaci\u00f3n se ha centrado en la modelaci\u00f3n hidrol\u00f3gica. El enfoque adoptado consiste en una progresiva evoluci\u00f3n de la percepci\u00f3n del funcionamiento hidrol\u00f3gico de la cuenca de fuirosos, que se traduce en un sucesivo perfeccionamiento del modelo conceptual adoptado para simular el caudal observado. El primer modelo adoptado para describir el comportamiento hidrol\u00f3gico de la cuenca de fuirosos es un modelo agregado que incluye tres distintas respuestas hidrol\u00f3gicas (lu3). El an\u00e1lisis de los resultados obtenidos con el modelo lu3 llev\u00f3 a introducir un tanque m\u00e1s en el esquema conceptual adoptado para distinguir entre dos tipos de respuestas lentas (o flujos base) de la cuenca, obteniendo as\u00ed el modelo (lu4). El siguiente paso fue aplicar esta versi\u00f3n agregada, a cuatro respuestas, de manera semidistribuida. El nuevo esquema conceptual (denominado sd4) incluye la variabilidad espacial de la evapotranspiraci\u00f3n potencial introduciendo en su c\u00f3mputo la orientaci\u00f3n caracter\u00edstica de cada unidad hidrol\u00f3gica representativa (hru) y su cubierta vegetal. El modelo sd4 incluye en su esquema conceptual tambi\u00e9n las cuatro peque\u00f1as balsas presentes en la cuenca. Finalmente el modelo conceptual semidistribuido sd4 se ha ampliado incluyendo un tanque que representa la zona de ribera, obteniendo as\u00ed el modelo sd4-r, con el cual se obtuvo el mejor ajuste a los tres a\u00f1os de caudales observados (nash &#038; sutcliffe efficiency index =0.78).  los resultados evidenciaron la importancia de los cambios r\u00e1pidos del nivel fre\u00e1tico de la zona de ribera y de la formaci\u00f3n de un acu\u00edfero colgado somero en el interfaz entre el suelo y la roca madre gran\u00edtica meteorizada. Por otro lado, tambi\u00e9n el proceso de transpiraci\u00f3n desde los dos acu\u00edferos (el colgado y la zona permanentemente saturada) y la variabilidad espacial de la evapotranspiraci\u00f3n resultaron fundamentales para representar correctamente la respuesta de la cuenca.  los modelos desarrollados han sido testados tanto de acuerdo a un proceso de validaci\u00f3n temporal como espacial. la segunda parte del trabajo describe el acople de un modelo de nitr\u00f3geno inorg\u00e1nico a los modelos de lluvia-escorrent\u00eda anteriormente desarrollados. Los modelos as\u00ed obtenidos se denominan: lu4-n agregado; lu4-r-n semidistribuido (2 hru); sd4-r-n semidistribuido (4 hru). El modelo de nitr\u00f3geno adoptado proporciona una descripci\u00f3n simplificada del ciclo del nitr\u00f3geno en el suelo incluyendo los procesos de mineralizaci\u00f3n, nitrificaci\u00f3n, inmovilizaci\u00f3n bacteriana, desnitrificaci\u00f3n, absorci\u00f3n por parte de las plantas y finalmente adsorci\u00f3n y desorci\u00f3n del amonio. Se han incluido tambi\u00e9n los procesos de nitrificaci\u00f3n y desnitrificaci\u00f3n en el acu\u00edfero colgado superficial considerando que tuvieran un rol fundamental para la simulaci\u00f3n de las concentraciones de nitrato y amonio durante la curva de recesi\u00f3n del hidrograma. Adem\u00e1s, se han incluido umbrales de humedad del suelo que determinan la din\u00e1mica de los procesos biol\u00f3gicos que componen el ciclo del nitr\u00f3geno. Los resultados obtenidos sugieren que los procesos de transformaci\u00f3n del nitr\u00f3geno est\u00e1n muy influenciados por el r\u00e9gimen de precipitaci\u00f3n, lo cual se refleja en un comportamiento a pulsos. La zona de ribera result\u00f3 ser un elemento fundamental para la simulaci\u00f3n del nitrato y se ha evidenciado su papel tanto como posible fuente como de sumidero de nitrato dependiendo de la \u00e9poca del a\u00f1o y de las condiciones de humedad.  en la \u00faltima fase de este trabajo, los modelos de simulaci\u00f3n de nitr\u00f3geno inorg\u00e1nico desarrollado en esta tesis doctoral (lu4-n, lu4-r-n y sd4-r-n) se han sometido a una extensa an\u00e1lisis de sensibilidad general de acuerdo a la metodolog\u00eda conocida como general sensitivity analysis (gsa, hornberger and spear, 1980) y generalised likelihood uncertainty estimation (glue, beven and binley, 1992), las cuales han sido basadas en 100.000 simulaciones de monte carlo. El prop\u00f3sito del estudio fue analizar si el aumento progresivo de par\u00e1metros, y por lo tanto de la complejidad de los modelos, se traduce en una mayor capacidad efectiva para reproducir el comportamiento hidrol\u00f3gico y del nitr\u00f3geno inorg\u00e1nico observado en la cuenca de fuirosos. Lo resultados de este an\u00e1lisis apuntan a que el modelo m\u00e1s complejo sd4-r-n es el m\u00e1s adecuado para la simulaci\u00f3n tanto del caudal como del nitr\u00f3geno inorg\u00e1nico en la cuenca de fuirosos.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Progressive development of a hydrologic and inorganic nitrogen conceptual model to improve the understanding of small mediterranean catchments behaviour<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Progressive development of a hydrologic and inorganic nitrogen conceptual model to improve the understanding of small mediterranean catchments behaviour <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Chiara Medici <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Valencia<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 02\/07\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>F\u00e9lix Franc\u00e9s Garc\u00eda<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: Juan  bautista Marco segura <\/li>\n<li>helmut Fischer (vocal)<\/li>\n<li>g\u00ed\u00bcnter Bl\u00ed\u00b6schl (vocal)<\/li>\n<li>ezio Todini (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Chiara Medici El conocimiento de los procesos hidrol\u00f3gicos es esencial para la gesti\u00f3n de los recursos h\u00eddricos 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